地質(zhì)鉆孔多層抽水試驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用研究

摘 要：本文試圖通過對(duì)一個(gè)地質(zhì)鉆孔進(jìn)行多層（或三層以上）抽水試驗(yàn)技術(shù)的研究，達(dá)到能比較充分的掌握局部區(qū)域水文地質(zhì)情況，從而節(jié)省投資。

關(guān)鍵詞：抽水試驗(yàn)；分層；止水

引 言

鉆孔抽水試驗(yàn)前，應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)地段的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件和不同勘察階段，編制鉆孔抽水試驗(yàn)任務(wù)書。

1 基本規(guī)定與要求

1.1 抽水試驗(yàn)孔選擇和布置

多孔抽水試驗(yàn)，宜布置1～2條觀測(cè)線。一條觀測(cè)線時(shí)，應(yīng)垂直地下水流向布置；兩條觀測(cè)線時(shí)，應(yīng)分別垂直和平行地下水流向布置。

對(duì)巖性變化大的松散含水層和裂隙含水巖體，應(yīng)布置兩條觀測(cè)線。一條沿巖性變化大的方向或透水性強(qiáng)的方向布置，另一條應(yīng)與前一條垂直布置。

1.2 抽水試驗(yàn)降深和穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間

穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)應(yīng)進(jìn)行三次降深。降深值應(yīng)以在抽水孔測(cè)壓管測(cè)得的為準(zhǔn)。各次降深的差值宜相等。穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)降深順序，松散含水層宜從小到大，逐漸增大；基巖含水層宜從大到小。抽水孔水位最小降深值，單孔抽水試驗(yàn)時(shí)不應(yīng)小于0.5m；多孔抽水試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)保證最遠(yuǎn)觀測(cè)孔的降深不小于0.1m，或各相鄰觀測(cè)孔的水位降深差不小于0.2m。抽水孔水位最大降深值，潛水含水層抽水時(shí)，不宜大于含水層厚度的0.3倍；承壓含水層抽水時(shí)，不應(yīng)降到含水層頂板以下。

2 抽水試驗(yàn)部分技術(shù)要求

2.1 試驗(yàn)孔段或抽水試段

一般根據(jù)設(shè)計(jì)判定相應(yīng)層位即可。在一個(gè)探索性的——普查礦區(qū)，則要依據(jù)主勘礦體確定礦體頂板、底板，結(jié)合礦體頂板、底板所屬含水層的富水性差異，第四系覆蓋層巖性特征及滲透性，礦體傾角（可能的合理的開采方式），確定抽水試段。

2.2 抽水層位

當(dāng)?shù)V體產(chǎn)狀較平緩時(shí)，礦體底板含水層富水性較頂板的強(qiáng)，礦坑充水以底板含水層為主要，硐采，這樣的情況使用分層抽水，并且僅抽底板含水層的。

當(dāng)?shù)V體產(chǎn)狀較陡立時(shí)，礦體底板含水層富水性較頂板的強(qiáng)，礦坑充水以底板含水層為主要，硐采，這樣的情況使用分層抽水，并且僅抽底板含水層的。

當(dāng)?shù)V體產(chǎn)狀陡立時(shí)，礦體頂板含水層富水性與底板的相近，礦坑充水方式為頂板、底板含水層充水，硐采，這樣的情況使用混合抽水，求取頂板、底板含水層的綜合滲透參數(shù)。礦體產(chǎn)狀較平緩時(shí)，礦體頂板含水層富水性與底板的相近，礦坑充水方式為頂板、底板含水層充水，硐采，這樣的情況使用混合抽水，求取頂板、底板含水層的綜合滲透參數(shù)。

2.3 水溫、氣溫觀測(cè)時(shí)間的要求

抽水試驗(yàn)開始的時(shí)候，即應(yīng)該在涌水中以每1～2h一次的時(shí)間間隔測(cè)量水溫，同時(shí)測(cè)量氣溫。直至抽水試驗(yàn)結(jié)束的時(shí)候在再提水或抽水。

2.4 水位、流量穩(wěn)定時(shí)間的要求

穩(wěn)定時(shí)段延續(xù)時(shí)間宜根據(jù)含水層的特征，補(bǔ)給條件確定。單孔抽水試驗(yàn)最低不少于8h，潛水層抽水、帶觀測(cè)孔抽水和有越流以及潮汐影響的抽水，必須適當(dāng)處長。

3 關(guān)于分層抽水試驗(yàn)技術(shù)的改進(jìn)

3.1 以往常規(guī)做法的缺點(diǎn)

（1）工序繁瑣。取不同層位的地下水，需要下入、提起，然后再下入、提起，反復(fù)操作2次，施工時(shí)間長，減低效率。

（2）事故隱患大。由于在抽水試驗(yàn)中，下入、提起鉆具的次數(shù)較多，在操作中存在的事故隱患大，如果稍不注意，可能使鋼管脫落，造成嚴(yán)重事故，對(duì)影響很大，有的可能造成水井報(bào)廢。

（3）對(duì)操作者的要求高，在抽取上層水時(shí)，需要下入帶有“反絲腦袋”的反絲鋼管，下到位后，需要將反絲反開，使下部的鉆桿和下部的反思鋼管留在井內(nèi)，在這一過程中，要求操作者經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)水平高，否則可能造成下入時(shí)反絲反不開，或者準(zhǔn)備提起時(shí)，反絲對(duì)不上。

3.2 分層抽水技術(shù)改進(jìn)

（1）止水材料的選擇。止水材料必須具備個(gè)稅型號(hào)，無毒、無嗅、不污染水質(zhì)等條件。在探取結(jié)合井的施工中，永久性止水材料一般選用粘土。將粘土制成粘土球，用前置好、晾干，達(dá)到表面風(fēng)干，內(nèi)部濕潤，柔軟的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）止水部位的選擇。止水部位的選擇在良好的隔水層處，隔水層厚度5～10m，并根據(jù)巖屑和電測(cè)井資料，準(zhǔn)確掌握隔水層的位置、厚度。

（3）永久性止水工藝。首先填入礪料，在填礪過程中，隨時(shí)測(cè)量礪料面的高度，為防止礪料不實(shí)而在洗井過程中下沉，因此將礪料填至185cm處，然后投入粘土球進(jìn)行管外止水。在投粘土球過程中，粘土球應(yīng)該從孔口井管四周均勻緩慢地投入孔內(nèi)，不能只從單一的方位投入，每投入1～2m要探測(cè)一次，當(dāng)填至175cm時(shí)，改為回填礪料，這樣就完成了永久止水工藝。

（4）分層抽水的水泵將來生產(chǎn)時(shí)可否利用問題。分層抽水試驗(yàn)施工，屬于勘查階段，選用的泵是在現(xiàn)有資料的基礎(chǔ)上，作出判斷而選擇揚(yáng)程、流量、耐溫等參數(shù)。

如果抽水試驗(yàn)結(jié)果與水泵的使用參數(shù)較接近，可以使用該型水泵。如果參數(shù)出入較大，建議再換適宜的泵型。

（5）關(guān)于分層抽水的分隔器是否永久設(shè)置問題。分層抽水的目的是用分隔器隔斷上層650m豐富的地下水，試抽下部650m以下的溫度較高的地下水。當(dāng)下部地下水大于200m3/D，達(dá)到目的時(shí)，分隔器永久設(shè)置，使用壽命與井管一致，可達(dá)30年以上。當(dāng)下部地下水小于200m3/D，決定利用上部水時(shí)，分隔器可提拔出井，也可放置在井中，不影響井的使用。

3.3 止水效果的檢驗(yàn)

在井內(nèi)下入止水器后，采用水位壓差：測(cè)定止水后井管內(nèi)外的水位，采用抽水的方法造成井管內(nèi)、外的水位差，并使其差值達(dá)到10m或抽水試驗(yàn)時(shí)的最大降深值時(shí)，穩(wěn)定0.5h，若，需要檢查止水器，重新止水。

4 研制中的技術(shù)難點(diǎn)及解決措施

4.1 雙封止水器的密封問題

抽取下層地下水時(shí)，短鉆桿上的錐體與內(nèi)錐盤必須密封好；抽取上層地下水時(shí)，短鉆桿上部與密封墊必須密封好，如何解決密封問題是一大關(guān)鍵。設(shè)計(jì)了錐形密封，不僅密封性能可靠，而且價(jià)格品便宜。采用橡膠密封墊，經(jīng)試驗(yàn)，密封效果好。

4.2 壓縮止水器

壓縮止水器上的封隔材料采用海帶，海帶遇水膨脹，達(dá)到止水效果，但是海帶在下入過程中，可能會(huì)損壞，從而影響止水效果。將海帶編成辮帶狀，在辮帶中間穿有一鐵絲，防止辮帶損壞。又用棉布加工了小型水泥袋，直徑大約3cm。泥袋裝滿水泥后與海帶交替纏繞，更增加了止水效果。

隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)的發(fā)展，對(duì)工程地質(zhì)勘察的技術(shù)要求越來越高，對(duì)地質(zhì)條件定性的分析和判斷已無法滿足技術(shù)發(fā)展的需要，設(shè)計(jì)人員往往要求地質(zhì)技術(shù)人員對(duì)地質(zhì)條件及不良地質(zhì)現(xiàn)象做出定量的評(píng)價(jià)。在應(yīng)用多種勘察手段的同時(shí)，也對(duì)鉆探這一最直接的勘探手段提出了更高的要求。在工程地質(zhì)勘察中，鉆探最主要的目的就是采取巖心，這是獲得直接的、真實(shí)的地質(zhì)資料的主要手段。通過鉆探采取到能保持地層原始結(jié)構(gòu)狀態(tài)和物理力學(xué)性狀的巖樣，是鉆探技術(shù)人員努力的方向。

5 結(jié) 語

實(shí)踐證明，該套分層抽水裝置簡易可行，效果明顯，操作簡單，適宜推廣。在使用過程中，應(yīng)該首先往下壓，使壓縮止水器起到作用，然后抽取上層水。上層水抽取結(jié)束后，提動(dòng)雙封止水器，抽取下層水，在提動(dòng)過程中，注意提起的高度，不能超過1.5cm，為防止損壞壓縮止水器的密封效果。

防止損壞壓縮止水器的密封效果。在進(jìn)行分層抽水試驗(yàn)時(shí)，有些地區(qū)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)各含水層水質(zhì)一樣或相近，這并不是裝置出問題，而是由于該地區(qū)臨近有水井，并且該水井沒有進(jìn)行管外止水，從而造成各含水層串連。在實(shí)際應(yīng)用中，該裝置也存在一些問題。

參考文獻(xiàn)

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