浅析水文地质勘察工程中的钻探技术

苗兴杰

(河南省水文地质工程地质勘察院有限公司,河南郑州　450045)

浅析水文地质勘察工程中的钻探技术

苗兴杰

(河南省水文地质工程地质勘察院有限公司,河南郑州450045)

在水文地质勘测工程中,非常重要的部分就是钻探。在水文地质钻探过程中,可以获得关于岩层和水体的相关数据,从而建立一个数据资料库,其中包括岩层的物理数据、化学数据以及水位方面的信息数据。这些数据在施工过程中能够为其提供辅助作用,同时也可以为水利工程施工或地下水探查等工作提供重要的参考资料,以保障工程能够顺利进行。在钻探过程中,其重点部分就是钻孔技术,要对其进行充分地重视。在进行钻孔时,需要依据施工现场具体情况以及施工的规范和要求,选取合理的方式进行钻孔操作。

水文地质勘察钻探技术钻孔

现在的一些工程，例如矿区的生产和开采，很容易导致一些地质灾害的发生。如:地下水位上升、侵腐严重、矿区地表坍塌和土壤结构砂化严重等，这些都阻碍了矿区的开采和生产发展。为了确保工程在安全的环境下进行，对其周围的水文地理环境进行勘探是很有必要的。对水文地理环境的勘探有很多种方法，例如:对周围的水文地理环境进行测定、采集，水文地理环境的勘查以及地下水的变化，根据搜集和整理出来的数据进行科学的实验和分析等。而本文主要通过钻探过程中的一些具体环节，来展开讨论。

1　水文地质勘擦工程的概述

1.1水文地质勘察概念

对水文地质进行勘察一般是指通过勘探调查、测绘并进行试验等手段，来取得各种需要的水文地质数据，包括其在空间上的分布、变化规律及环境条件等重要信息。在分析数据的基础上，讨论、证明、检验并评价工程的稳定性、场地的适宜性与场地周边环境的演变，然后拟定施工计划制定一些相关原则与规定，整理资料并提出一些施工建议。在水文地质勘察工程中钻探是一种十分重要的技术，它是勘测资料准确度的基本保障。一旦钻探技术不达标将直接影响到水文条件的分析结果，也无法取得准确的信息数据，甚至水文地质勘测报告上出现虚假信息，最终导致在应用该技术的工作中存在着安全隐患。此外，钻探技术在水体样本的取样与孔内原位的测试工作中，也发挥着必不可少的辅助作用。

1.2水文地质勘查中钻探的重要意义

通过水文地质钻探可以很直观、全面地判断出，矿区周围是否存在含水岩层，它所处的位置是深是浅、岩层属性、空间分布、合理与否、流量多少等情况。同时，也可以通过水文地质钻探弄清楚各含水岩层之间存在的联系，以及地表与含水岩层之间的联系。在水文地质钻探过程中，可以通过对矿区的地下水进行抽样检测，来判断出各个含水岩层的具体水文资料信息;同时也可以实现对矿区周围的地下水位进行实时检测。

1.3钻探技术存在的问题

在地质调查以及资源勘察工程建设过程中，钻探技术是不能缺失的一种重要的技术手段，同时它也是将地下水的实际样品从地下取到地上的重要途径。在钻探项目中进行钻孔，是为了获得更多的地下水信息，然而在钻探过程中钻孔技术将面临很多的问题和挑战。例如，在对深度超过1万米及以上的海洋进行钻探时，钻孔技术需要进一步加强，而且要根据实际情况，加强钻孔技术自动化、智能化以及实用性。

2　钻探技术的介绍

2.1浅钻技术的介绍

在实际施工操作过程中，浅钻与浅井具备相似的功用，但是在涌水量较大时，浅井就会被浅钻所取代。因此，在埋藏较浅的矿床勘探过程中会使用浅钻的技术;同时，若矿井没有必要进行深钻，也会使用浅钻的技术。其技术操作方便，而且成本相对较低，在设备移动方面也比较容易些，能够快速获取各类数据信息。浅钻技术拥有很多的种类，通常情况下都是自行将设备安装在汽车上，需要注意的是，在进行浅钻时岩石的厚度不能过大。

2.2岩心钻技术的介绍

在对矿床进行勘探时，为了对深部水文的情况以及地质的情况进行全面了解，通常采取的一种重要的技术就是岩心钻。在使用岩心钻进行勘测时，不会受到相关条件的制约，在平地以及山区都可以使用。通常情况下，对矿体延伸的情况以及矿体的规模进行大致的了解时，可以采用岩心钻技术。通过岩心钻技术获得的岩粉以及岩心，能够对地质的条件进行详细充分的研究。在实际的操作过程中，岩心的采取率要高于70%，如果进行勘探的矿体存在倾角，在进行钻孔时要使用倾斜的钻孔;如果进行勘探的矿体不存在倾角，在进行钻孔时则通常使用垂直钻孔。

2.3地下钻技术的介绍

当岩心钻在水平坑道中进行操作时，我们称之为地下钻。这种钻孔技术相对较为复杂，而且花费的成本也比较高，适用范围非常小。但是，在对矿井地质多变或者是矿体较为复杂的情况进行勘测时，地下钻所获得的资料和数据与前两种方式相比较，其精度更加准确，在效率方面比前两种方法更为高效。

3　水文地质勘察中钻探技术钻孔分类

在水文地质钻探过程中，由于钻孔所要承担的任务不同，可以将其分为以下几种类型:

3.1勘探钻孔

勘察钻孔一般都是在范围比较小的水文地质勘探中使用。在使用过程中，大都是用钻头钻取一部分岩矿心，并根据钻取上来的这些岩矿心，对地下的岩层以及地质结构进行一个简单的观测记录。但在这个过程当中并不会进行取水检验，其主要是因为在此环节当中，重点需要了解矿区周围的土壤地质结构以及地下水的情况。

3.2观测钻孔与试验钻孔

观测孔一般可分为取水检验观测孔和长期观测孔。这种钻孔一般都会在勘测范围比较大的情况下使用，而且这两种钻孔所要承担的任务也是不同。取水检验孔主要是用在特定岩层上，借以测量该区域地下水状况;而长期观测孔，则是对该区域的地下水进行一个长久有效的观察。此外，要了解当地地下水的各种变化和运动的规律，同时还要做好取水检验工作。对于试验钻孔来说，尤其在矿区周围的水文地质勘探过程中，常用的就是单孔定流取水检测，有的情况下也会进行多孔非定流取水检测。在勘探过程中根据不同的要求，通过使用不同钻孔，来获取不同的信息资料。试验孔一般应用于取水检验中，有时也会用来检测地下水的各种变化和运动规律。为达到特殊目的而选择使用水文地质试验孔时，一般要进行多层次检测、多层次取水或多孔取水检验;在钻孔大小的选择上，一般选择较大的钻孔。

3.3矿区探放水钻孔与开采钻孔

探放水孔在矿区周围的地质勘探过程中，一般都用于疏散和降低矿区地下水位，以及在矿井下进行水文地质检验等。探放水孔的施工有时会在地下完成，有时则会在地面进行。通过使用地下钻探进行地质勘探，不仅具有很强的针对性、而且大大缩短了钻井长度，进一步增大了勘测区域，提高了勘测效果。疏通和降低地下水位、开采地下水时，都会用到开采孔。开采孔的内部结构应该符合当地的地下水质和水量的要求。在对开采孔进行施工时，应该在满足取水实验和了解矿区水文地质的情况下，使用较小口径钻头钻孔，然后再将钻孔口径扩大成井的施工方法。

4　勘探过程中钻孔的结构

水文地质钻探过程中，钻孔的内部结构一般可分为:钻孔直径、钻孔深度和井管直径等。

4.1钻孔的深度

在水文地质钻探过程中，钻孔的深浅都是由当地的地质状况、施工要求、钻探的目的以及钻探技术的好坏来决定。也就是说，钻孔的深度很大一部分都是由含水层的深度决定。在含水岩层厚度过大时，钻孔过程中很难穿透整个含水岩层。钻探过程中，碰到基岩含水层时，探孔应该从整个含水岩层的多水地段或多水结构带中穿过;钻探过程中，碰到岩溶含水层，探孔应该从含水岩层的薄弱地带穿过;在钻探过程中，根据设备的实际情况和具体目的所需要的地质条件，来确定钻孔的深度。

4.2钻孔的直径

钻孔直径的设计应该包含以下内容:开孔直径、变径尺寸和终孔直径。在钻探过程中，用来观测当地水文状况的勘测孔、取水检验孔和对地下水位进行实时观测的探孔，一般情况下口径都较小，而且观测探孔和取水孔经常会需要改变孔径的大小来控制水量。作为供水用的开采孔、疏通孔，一般情况下都会要求使用口径较大的钻孔。在土壤结构比较松软的底层中，一般钻孔的孔径大约在390mm以上，在基岩中的钻孔孔径一般也要大于190mm。而井下探放水孔的孔径一般都会小于59mm。

5　结论与建议

目前，钻探技术在海洋地底钻探、地壳矿源开采等方面的延伸，促使钻探技术更快地发展，丰富了地质钻探的理论体系，为我国的新能源开发、地质灾害的防治方面做出了重大的贡献。在钻探过程中，我们要重视钻孔技术中存在的问题和面临的各种挑战，要加强对钻孔技术的有效应用，加强钻孔设备、方法以及技术研究和创新，从而使钻孔能够满足不断变化的现实要求，以保障施工能够顺利进行，进而保障工程的施工质量。

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苗兴杰(1971—),男,河南新乡人,大学本科学历,毕业于中国地质大学,土木工程专业,目前主要从事水文地质、工程地质工作。