斜溝煤礦水源井鉆探工藝及水質(zhì)化驗(yàn)分析

安修智

(西山晉興能源有限責(zé)任公司，山西 太原 030053)

1 水源井位置

山西西山晉興能源有限責(zé)任公司斜溝煤礦地處山西省興縣縣城北直距20 km處，行政區(qū)劃隸屬于興縣魏家灘鎮(zhèn)和保德縣南河溝鎮(zhèn)。斜溝煤礦(新建主井口)位于興縣魏家灘鎮(zhèn)，交通條件較為便利。

隨著斜溝煤礦生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，為了滿足生產(chǎn)生活用水需要，斜溝礦施工了一水源井，該水井位于斜溝煤礦工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)，地處興縣魏家灘鎮(zhèn)嵐漪河南側(cè)一支溝內(nèi)，地貌為梁狀黃土丘陵地貌。

2 水源井鉆探工藝

2.1 水源井鉆遇地層、含水巖組及其水文地質(zhì)條件

1)鉆遇地層。

水源井鉆探過(guò)程中自上而下，由新到老揭露的地層有:第四系上更新統(tǒng)(Q3)，巖性上部為淺黃色亞砂土，下部為灰黃色砂卵石層，揭露厚度15.30 m;二疊系上統(tǒng)上石盒子組(P2s)，巖性為黃綠色砂巖，褐紅色砂質(zhì)泥巖、泥巖互層，底部為黃灰色粗粒砂巖，揭露厚度126.60 m;二疊系下統(tǒng)下石盒子組(P1x)，巖性上部為黃綠色、灰綠色砂質(zhì)泥巖，下部為淺灰色粉砂巖、灰色砂質(zhì)泥巖及灰黑色泥巖，底部為灰白色粗粒砂巖，揭露厚度70.30 m;二疊系下統(tǒng)山西組(P1s)，巖性為灰黑色砂質(zhì)泥巖，灰白色中粒砂巖，灰黑色泥巖及煤層，底部為灰白色中～粗粒砂巖，揭露厚度74.50 m;石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)，巖性為灰黑色砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖，石灰?guī)r夾煤層，底部為灰白色粗粒砂巖，揭露厚度120.90 m;石炭系中統(tǒng)本溪組(C2b)，巖性上部為灰黑色泥巖夾石灰?guī)r，下部為淺灰色鋁土巖含山西式鐵礦，揭露厚度24.50 m;奧陶系中統(tǒng)峰峰組(O2f)，巖性上中部為深灰色、青灰色致密堅(jiān)硬的厚層石灰?guī)r，夾有薄層泥質(zhì)灰?guī)r，下部為淺灰色泥質(zhì)灰?guī)r，揭露厚度100.30 m;奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組(O2s)，巖性上部為深灰色薄層石灰?guī)r、淺灰色泥灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r，中部為深灰色厚層石灰?guī)r及豹皮狀灰?guī)r，下部為灰黃色、淺灰色泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，揭露厚度221.30 m;奧陶系中統(tǒng)下馬家溝組(O2x)，巖性上中部為深灰色厚層石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、角礫狀白云質(zhì)泥灰?guī)r互層，下部為泥質(zhì)白云質(zhì)灰?guī)r、頁(yè)巖、泥灰?guī)r夾石英砂巖薄層，揭露厚度170.60 m;奧陶系下統(tǒng)亮甲山組(O1l)，巖性為灰白色含燧石結(jié)核及燧石條帶白云質(zhì)灰?guī)r及白云巖，本組地層未揭穿，揭露厚度76.31 m。

2)水源井含水巖組及其水文地質(zhì)條件。

水源井的含水巖組主要為上、下馬家溝組、亮甲山組灰?guī)r巖溶裂隙水含水層，巖性主要由石灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、角礫狀白云巖泥灰?guī)r、泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r組成，這些可溶巖在地質(zhì)歷史時(shí)期受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，發(fā)育節(jié)理、裂隙，后期受地下水的溶蝕作用，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)槿芸?、溶洞?/p>

該水源井地處保德天橋巖溶泉域的徑流帶上，灰?guī)r巖溶裂隙較為發(fā)育，連通性較好，為地下水提供了充足的含水介質(zhì)及儲(chǔ)水條件，奧灰水在斜溝礦區(qū)東部灰?guī)r裸露區(qū)接受大氣降水滲入補(bǔ)給之后，向本地域徑流，然后由南向北徑流，最終于保德天橋附近自然排泄于黃河中。

2.2 水源井結(jié)構(gòu)與成井工藝

1)水源井結(jié)構(gòu)。

本水源井為倒塔式結(jié)構(gòu)，開孔口徑400 mm，終孔口徑250 mm，共變徑3次，下入井管三徑，見(jiàn)表1。

表1 水源井結(jié)構(gòu)表

2)成井工藝。

本井開孔井徑400 mm，鉆進(jìn)至表土層底揭露基巖時(shí)下入d377 mm螺旋鋼管護(hù)孔，之后換徑采用d350 mm鉆具鉆進(jìn)，一直到本溪組底部下入d325 mm螺旋鋼管固井，為防止地表、煤系地層水體進(jìn)入管井影響地下水水質(zhì)，孔內(nèi)在下入d325 mm螺旋鋼管之后，對(duì)套管外環(huán)狀間隙進(jìn)行了水泥注漿永久性止水，等水泥凝固良好鉆孔止水效果良好時(shí)，再繼續(xù)鉆進(jìn)，之后采用d300 mm鉆具進(jìn)入奧陶系鉆進(jìn)，一直鉆進(jìn)到峰峰組底部時(shí)下入d273 mm螺旋鋼管，之后進(jìn)行d250 mm鉆具鉆進(jìn)至孔底，此段為裸孔。在鉆進(jìn)的同時(shí)對(duì)回次鉆時(shí)、沖洗液消耗量以及水位測(cè)量情況進(jìn)行記錄，遇到漏水、坍塌、掉塊等不良地質(zhì)現(xiàn)象，準(zhǔn)確記錄其深度。在鉆進(jìn)過(guò)程中每鉆進(jìn)100 m均采用氫氟酸、玻璃試管進(jìn)行了孔斜測(cè)量，其井斜值均在規(guī)范允許范圍之內(nèi)，孔斜測(cè)量成果見(jiàn)表2。

表2 孔斜測(cè)量成果表

終孔后采用潛水泵抽水進(jìn)行了洗井，最終達(dá)到了水清砂井、水量穩(wěn)定，說(shuō)明巖溶裂隙暢通，達(dá)到了洗井目的。洗井后，采用250QJ50－250型潛水泵進(jìn)行了抽水試驗(yàn)，抽水延續(xù)50 h，穩(wěn)定延續(xù)42 h，靜止水位埋深153.30 m，水位降深 19.70 m，穩(wěn)定出水量達(dá)到50.0 m3/h(合1200.0 m3/d)。在抽水試驗(yàn)臨近結(jié)束時(shí)，采取了全分析水樣試驗(yàn)進(jìn)行了化驗(yàn)測(cè)試，水質(zhì)情況是:水樣無(wú)色、無(wú)味、無(wú)嗅、透明，屬SO4·HCO3－ Ca·Mg型，pH 值 7.53，礦化度 0.713 g/L，總硬度 425.5 mg/L，總堿度229.0 mg/L。

庫(kù)爾洛夫式為:

式中，M代表該水質(zhì)的礦化度為0.713 g/L。分子為該水質(zhì)的陰離子，分母為該水質(zhì)的陽(yáng)離子。式中各成分含量一律標(biāo)于該成分符號(hào)的右下角，按照自大而小的順序排列，小于10%的離子不予標(biāo)示，原子數(shù)則移至右上角。依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB/T14848－93進(jìn)行對(duì)比，本次全分析水樣所檢測(cè)的指標(biāo)均符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

1)水源井鉆進(jìn)時(shí)采用了倒塔式結(jié)構(gòu)，開孔口徑400 mm，終孔口徑 250 mm，共變徑 3次，終孔深度1000.61 m。

2)施工過(guò)程中，鉆探工藝、簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)、孔斜測(cè)量、孔深校正、止水效果、洗井等各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均滿足了要求及有關(guān)規(guī)定。

3)經(jīng)抽水試驗(yàn)，靜止水位埋深153.30 m，水位降深 19.70 m，穩(wěn)定出水量達(dá)到 50.0 m3/h(合1200.0 m3/d)。

4)經(jīng)水質(zhì)檢測(cè)，該水井地下水水質(zhì)屬 SO4·HCO3－Ca·Mg型，pH 值7.53，礦化度0.713 g/L，符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

5)該水源井出水量能夠滿足斜溝煤礦一定的生產(chǎn)生活用水需要。