矿区水文地质勘察存在的问题及对策

张涛

【摘 要】本文通过分析当前我国矿区水文地质勘察中存在的主要问题，从水文地质钻孔的布置、钻机的选型以及简易水文地质观测工作等角度出发，研究了有效的应对措施，对于提高水文地质钻探的施工效率，有效防治水害，保证矿区的安全生产和正常施工具有非常重要的现实意义。

【关键词】矿区；水文地质勘察；试验；观测

一、矿区水文地质勘查的几个阶段

（一）普查阶段

普查阶段的主要任务是初步了解矿区水文地质条件，根据自然、地理、地质、水文地质条件初步划分煤田地质的类型，指明水源勘探方向，为矿区远景规划提供水文地质依据。其要求通过区域水文地质测绘，钻孔简易水文地质勘测，泉、井、钻孔的流量、水位、水温的动态观测及老窑和生产矿井水文地质资料的收集，初步了解工作区的自然地理条件；地貌及地质结构特征；主要含水层和隔水层岩性、分布、厚度、水位及泉的流量；对煤层开采可能有重大影响的含水层富水性；地下水的补给、径流、排泄条件；了解生产矿井和老窑的分布、采空情况及水地质情况；了解供水水文地质条件，指出供水水源勘探方向等。

（二）详查阶段

其任务是初步查明矿区水文地质条件，分析矿床充水因素，估算矿井涌水量，初步评价供水水源，并且预测可能引起的环境水文和工程地质问题，为矿区的整体规划或者总体设计提供水文地质依据。

其要求是通过矿区水文地质测绘，水文地质观测，抽水试验等工作，初步查明普查阶段已初步了解的各类有关水文地质条件外，还要初步查明生产矿井和老窑采空区分布、积水、涌水量变化情况，分析矿床充水因素；对矿区内可供利用的供水的水量、水质作出初步评价。

（三）精查阶段

其任务是查明井田水文地质条件、充水因素，预测矿井涌水量，提出矿井水防治及综合利用的建议，评价供水水源，预测因矿井排水和矿区供水引起的环境水文地质问题，为矿井的设计提供水文地质依据。

要求是通过大比例尺的水文地质测绘、观测、抽水试验等工作手段，查明井田直接和间接充水含水层的特征；评价矿井充水因素，预测矿井涌水量；指出矿床开采过程中可能发生突水的层位和地段；预测和评价矿井开采和排水可能引起的环境水文地质和工程地质问题，对井田内可供利用的地下水的水量、水质作出评价。

二、矿区水文地质勘察中存在的问题

（一）现场作业人员综合素质偏低

目前我国大部分矿区水文地质钻探工程施工的从业人员综合素质偏低。现场负责或管理人员职业道德休养偏低，工作态度懒散，对于国家有关的建筑法律、法规、规范不了解或者不熟悉，不能及时的贯彻和执行到每一个钻孔中去，使得施工作业人员盲目施工。而且有些技术人员对于后期的勘察报告编写也是草草了事，比如在没有进行测井参数对比的情况下就随意绘制水文地质观测曲线，随意编造含水层的渗透、含水特征参数，导致勘察报告与现场实际情况严重不符等。现场作业人员大部分是农民工，往往没有受过良好的教育和正规的职业技能培训，在施工过程中往往是怎样方便怎样施工，最终导致取样不合格，现场原位测试结果不准确等。

（二）对钻孔简易水文地质观测工作不够重视

矿区勘探进行钻探施工时，钻孔简易水文地质观测虽说每每被写在矿区的勘察设计或钻孔的单孔设计中，但多因施工人员难以认识到其意义以及监管不及时等问题，导致多数数据失去应有的价值。钻孔简易水文地质观测在矿区水文地质勘探过程中已是不可或缺的手段之一，其对后续的水文地质工作在分析、研究、评价等具有重要的现实意义。钻孔简易水文地质观测不仅在初步判断含水层和含水构造（涌或漏水）及地下水的流向及其补给方向（等水压线）上有重要意义且在估算滲透系数K值时也可起到事半功倍的效果。

三、解决矿区水文地质勘察问题的技术对策

（一）矿区水文地质勘探的主要方法

1.水文地质测绘

水文地质测绘是对工作区内的水文地质现象进行实地的观察、测量、描述，并绘制成图件，以说明地下水的形成条件、赋存状态与运动规律。

2.水文地质勘探

水文地质勘探是查明水文地质条件的重要手段，包括水文地质钻探、物探、化探和坑探。其中钻探是最基本的勘探手段。物探具有速度快、成本低、设备简单等优点，常采用物探先行，钻探验证的程序来提高勘探效率和保证勘探质量。

3.水文地质试验

水文地质试验是进行地下水定量研究，获取水文地质参数的重要手段。水文地质试验包括抽水试验、井下放水试验、注水试验、压水试验、连通试验、地下水流向、速度测定等，其中最主要的是抽水试验。

4.水文地质观测

水文地质观测又称为地下水动态观测，是研究各种地下水要素随时间变化，阐明区内地下水形成和变化规律，进行水位、水量、水质评价和预测的重要手段。在矿区水文地质勘查中，监测矿区地下水要素随开采活动的变化，对于分析矿井充水条件的变化规律，预测矿井突水，判别突水水源和确定突水通道等有着十分重要的意义。

5.实验室试验分析

为取得地下水水质，岩石的物理、水理和力学性质指标，岩石的破坏和溶蚀机理等资料，需要采集水、岩、土样进行实验室鉴定、分析和试验，为分析评价矿区水文地质条件提供重要依据，是重要的水文地质工作手段之一。

（二）优化钻孔布置

一般来说矿区的水文地质钻探钻孔可以分为勘探孔、试验孔、观测孔、开采孔以及探放水孔五类。各类钻孔的布置在满足能够准确获得矿区水文地质资料的同时，应尽量减少工程量，降低工程成本，缩短工期。所以在水文地质钻探之前，要收集整理当地的水文地质条件和物探资料，然后按照先疏后密、点线、深浅结合的原则进行布孔，同时还要尽量做到一孔多用。水文地质钻孔的孔深、孔径的设计还要考虑钻孔类型、预计出水量、井管以及过滤器类型的要求。对于含水的基岩层或岩溶地区，钻孔应穿透含水层或岩溶发育带。

（三）做好钻孔简易水文地质观测工作

1.水位观测

一般要求在每次提钻后、下钻前测定。但因提钻次数频繁，可2- 3个回次或每班测定一次。若水位变化较快，则须每回次测定。因故停钻期间，每隔1- 4小时观测一次，直到稳定为止（2小时内水位波动不超过3cm），开钻前再观测一次。采用泥浆钻进时，须测定泥浆水位。若采用压力表观测，使用前必须对压力表校验。

水位在孔口以下时也必须按以上规定及时测定水位，可用测钟、电测水位计等工具观测，但观测基准点必须牢固，并经常检查测绳长度，一般10m以内误差小于5cm。

2.水温观测

一般每班观测一次，每个含水层至少测一次，在孔内水位和涌、漏水突然变化时，必须观测。涌水钻孔可在孔口测定，误差不大于±0.5℃。

用缓变温度计或热敏电阻温度计测量，同时测定气温。

3.冲洗液消耗量观测

（1）冲洗液性质的测定

对冲洗液进孔和返出孔口的差异进行比较，主要观测颜色、温度、粘度、比重、含砂量等的变化情况，并记录钻孔深度。对自然造浆的钻孔，每班必须测定一次泥浆的粘度；对合作泥浆的钻孔，每回次必须测定泥浆水位。每班测定泥浆比重及其粘度、温度变化等。

用机台泥浆仪器箱测试，包括：①打气筒失水仪；②比重秤；③含砂量仪；④漏斗粘度计；⑤PH试纸。

（2）冲洗液消耗量的观测

每回次测量一次。当孔内突然变化时，增加测量次数。

4.涌、漏水现象的观测

钻进過程中发现孔内涌水时，应记录其位置，并立即停钻，提升钻具、安装水头测压装置。测量水头高度，测定涌水量及水温。

5.其他

钻孔终孔后，无论是观测孔还是封闭孔均应进行洗孔，并作好洗孔的详细记录。洗孔结束后应进行探孔、清除井底沉淀物等工作。须做好稳定水位和稳定流量的观测。水位和流量的观测时间间隔，应由密到疏。一般要求按第1分钟观测

1次、时间间隔2分钟观测10次、时间间隔5分钟观测10次、时间间隔10分钟观测5次、时间间隔30分钟观测5次、以后时间间隔60分钟进行观测1次，直到每次水位变化不大于2～3cm，流量变化不大于3%为止，即可停止观测。若为观测孔，还必须用止水材料如混凝土等进行孔口止水，同时安装孔口观测装置，以便以后进行定期观测。止水材料凝固后，用水泵注水即“压差法”进行止水检查，检查合格者则予以验收。反之，则必须重新处理，直到检查合格为止。

（四）加强对现场作业人员及现场管理人员的教育培训

随着科学技术的进步和社会的发展，高科技成果在矿区水文地质勘察工作中应用的也越来越多，施工设备的机械化、自动化程度的提高，对现场管理和从业人员的文化素质和技术水平的要求也相应提高，除了要掌握一定的理论知识以外，还要熟悉相应的技术规范和操作规程，这样就必须加强从业人员的教育培训工作。教育培训的内容要做到适时、适地、方式多样，严格、严谨讲求实效，目的在于强化他们的操作技能和自我防护意识，避免在钻探工作过程中一旦发生突水或有害气体泄漏，对其造成重大的伤害。

参考文献：

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