地球物理測(cè)井在礦山水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用研究

馬若琪

（甘肅煤田地質(zhì)局一四六隊(duì)，甘肅 平?jīng)?744000）

隨著現(xiàn)代化建設(shè)的逐漸發(fā)展，對(duì)水文地質(zhì)勘查工作越來(lái)越重視，因此要開展更加深度的研究，提升水文地質(zhì)勘查工作效率，為現(xiàn)代化建設(shè)水平的提升提供動(dòng)力支持。地球物理測(cè)井技術(shù)具有較高的測(cè)量精度，且實(shí)際應(yīng)用效果較高，因此在很多工程勘察領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。其具體應(yīng)用方式是利用測(cè)井技術(shù)，全面了解鉆孔內(nèi)的地層物理信息，并掌握其相關(guān)的地質(zhì)物理性質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上收集地球物理數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行整理、分析、處理，從而將其轉(zhuǎn)化為有效地質(zhì)、生態(tài)信息，為實(shí)際的生產(chǎn)提供科學(xué)有效的參考依據(jù)，提升生產(chǎn)效率。在具體的應(yīng)用過程中，需要相關(guān)工作對(duì)地球物理測(cè)井技術(shù)進(jìn)行深度研究，掌握其基本的應(yīng)用特點(diǎn)，并在實(shí)踐作業(yè)中進(jìn)行熟練應(yīng)用，強(qiáng)化其在礦山水文地質(zhì)勘查工作的應(yīng)用深度，提升其應(yīng)用效率，保障礦山水文地質(zhì)勘查工作質(zhì)量的提升[1]。

1 地球物理測(cè)量技術(shù)概述

1.1 概念分析

地球物理測(cè)井技術(shù)，也是一種物探測(cè)井技術(shù)，主要是利用無(wú)芯鉆進(jìn)的方式，收集巖性分層地質(zhì)結(jié)構(gòu)中熱、聲、電等要素的物理性質(zhì)，并對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，有效區(qū)分巖石以及流體性質(zhì)，從而掌握更加詳實(shí)的含水參數(shù)[2]。通過該技術(shù)的有效應(yīng)用，可以結(jié)合地質(zhì)鉆探技術(shù)，獲得更加精準(zhǔn)的勘探數(shù)據(jù)，了解鉆孔中的水文地質(zhì)狀態(tài)，強(qiáng)化地質(zhì)鉆探的有效性。利用該技術(shù)還可以掌握以下水文參數(shù)：咸淡水分界面定位、含水層、巖溶發(fā)育帶等。

1.2 具體分類

地球物理測(cè)井技術(shù)包含多種應(yīng)用形式，且不同的形式獲得的數(shù)據(jù)信息存在一定差異性。因此要對(duì)其具體應(yīng)用類型、特點(diǎn)等進(jìn)行全面掌握，從而可以結(jié)合不同的工程需求，采取更加合適的應(yīng)用形式，提升其水文地質(zhì)勘查作業(yè)的效果和功能價(jià)值。

（1）井液電阻率測(cè)井。主要是利用擴(kuò)散法，精準(zhǔn)測(cè)量出鉆井水段厚度以及去具體的位置信息，從而在此基礎(chǔ)上判斷其含水量以及地下水的滲透速度等。

（2）普通電阻率測(cè)井，可以通過對(duì)鉆井中巖石的密度測(cè)定其含水量，并結(jié)合巖石含水量的不同，判斷地下水的位置，在此基礎(chǔ)上缺點(diǎn)水段厚度和位置，構(gòu)畫出鉆孔底層剖面。

（3）自然點(diǎn)位測(cè)井。通過對(duì)地下水咸淡水界面和礦化度的參數(shù)分析，哦判斷地下水的含泥量。

（4）熱測(cè)井，通過低溫梯度數(shù)據(jù)的分析，對(duì)井內(nèi)進(jìn)水區(qū)域進(jìn)行精準(zhǔn)定位。

（5）放射性同位素測(cè)井。通過對(duì)地下水流速、流向、滲透系數(shù)等參數(shù)的分析，科學(xué)判斷井內(nèi)出水以及套管破裂狀態(tài)，驗(yàn)證管外封堵效果[3]。

（6）聲波測(cè)井。主要是對(duì)地下巖石的孔隙度進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)巖層以及含水破裂帶進(jìn)行精準(zhǔn)劃分。該種技術(shù)類型應(yīng)用最為廣泛。

2 地球物理測(cè)井技術(shù)的具體應(yīng)用探究

2.1 基本的應(yīng)用原理

經(jīng)過實(shí)踐工作的檢驗(yàn)，地球物理測(cè)井法在礦山水文地質(zhì)勘查作業(yè)中發(fā)揮了極大的作用，并在社會(huì)各行各業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。通過這種方式，不僅可以對(duì)礦山地下水的質(zhì)量進(jìn)行精準(zhǔn)判斷，而且還可以提供真實(shí)詳細(xì)的地層結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，幫助勘查人員全面掌握地下水文條件的基本情況，從而促進(jìn)礦山開發(fā)利用措施的針對(duì)性和有效性。下面主要對(duì)其基本的應(yīng)用原理進(jìn)行分析。

（1）明確含水層。確定含水層的具體位置、厚度等特征，是開展礦山水文地質(zhì)勘探工作的重要基礎(chǔ)和前提。在具體的工作過程中，首先要明確含水層以及隔水層之間厚度差異性進(jìn)行對(duì)比分析，然后對(duì)其彼此之間的聯(lián)系進(jìn)行辯證分析，方便及水文地質(zhì)勘查工作的順利開展，為其提供詳實(shí)的理論依據(jù)。其中主要應(yīng)用到的測(cè)井方式有：聲波測(cè)井方法、井液電阻率測(cè)井方式等。然后可以滴含水層的含水量進(jìn)行測(cè)量。其原理是含水層電阻率比周邊巖體的電阻率相抵較小，其密度和孔隙度也較小，可以結(jié)合其電阻率的差異性進(jìn)行有效區(qū)分[4]。

（2）地下水礦化度測(cè)量。在對(duì)地下水礦化度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，通常會(huì)應(yīng)用到自然電位測(cè)井法。具體應(yīng)用方法是：利用自然電位測(cè)井曲線異常值進(jìn)行運(yùn)算和總結(jié)，從而計(jì)算出地層水的電阻率值。然后利用兩者之間的反比例關(guān)系，來(lái)精準(zhǔn)判斷地下水的礦化狀態(tài)[5]。利用自然電位測(cè)井法進(jìn)行測(cè)量的方式，要注重對(duì)地層電阻率以及地下水礦化程度之間的反比例關(guān)系進(jìn)行正確處理。

（3）勘察巖溶水。對(duì)巖溶水進(jìn)行勘察過程中，主要利用超聲波曲線對(duì)裂縫的變化狀態(tài)進(jìn)行真實(shí)體現(xiàn)，并對(duì)其具體的裂隙層位結(jié)構(gòu)進(jìn)行明確。該種測(cè)量方式也被稱作伽瑪測(cè)井法。一旦發(fā)現(xiàn)自然伽瑪曲線的幅度現(xiàn)將，就可以據(jù)此判斷在該區(qū)域的裂縫結(jié)構(gòu)中含有大量的水分，而且可以結(jié)合曲線變化程度判斷其含水量的多少，一般兩者呈正比例關(guān)系[6]。此外，還可以利用井陘曲線對(duì)其裂隙發(fā)育狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。這是因?yàn)榱严栋l(fā)育越大，井陘也可能出現(xiàn)變大情況。

（4）裂隙泥質(zhì)含量測(cè)定。在進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)，由于巖體的裂隙密度較低，因此其測(cè)量的電阻率值較小，且聲波時(shí)差較大?；诖丝梢耘袛?，如果自然伽瑪測(cè)井值越大，其裂隙中的含泥量越大。由此可見，可以利用該種方式對(duì)巖體裂隙的含泥狀態(tài)以及含泥量進(jìn)行科學(xué)判斷。

（5）鉆孔地層的巖性分析。巖石類型的不同，致使其波阻抗以及密度的差異性，在實(shí)際的勘探作業(yè)中，可以結(jié)合這個(gè)特性，對(duì)巖石的不同的類型進(jìn)行精準(zhǔn)劃分，并采取合適的鉆孔方式對(duì)巖性剖面實(shí)施劃分[7]。這一流程可以幫助勘探人員進(jìn)一步明確鉆孔剖面的具體情況，從而提升鉆孔工作的針對(duì)性和有效性，提升整體勘探作業(yè)的效率和質(zhì)量。

（6）此外，還可以利用井溫測(cè)井法對(duì)地下水文情況進(jìn)行探測(cè)，這是因?yàn)閹r體的導(dǎo)熱性相對(duì)于水體來(lái)說(shuō)較小，因此在利用井溫測(cè)井法進(jìn)行探測(cè)時(shí)，巖體和水體會(huì)呈現(xiàn)不同的溫度測(cè)量曲線，從而幫助探測(cè)人員對(duì)地下水的情況進(jìn)行判斷。

2.2 資料解釋

在傳統(tǒng)的水文勘查資料解釋工程中，主要的利用定性方式進(jìn)行解釋，缺乏全面的資料信息，而且解釋明確性不足。通過對(duì)地球物理測(cè)井技術(shù)的深度應(yīng)用和研究，結(jié)合實(shí)際需求，相繼研發(fā)出了很多新型的測(cè)井技術(shù)，確保礦山水文地質(zhì)勘查工程的有效開展。然而在具體的資料解釋工作中還有很多不足之處[8]。例如，地下水冒水問題、地層含水量過大等問題，嚴(yán)重影響了測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)資料解釋的效果。當(dāng)下，主要應(yīng)用構(gòu)建參數(shù)模型的方式對(duì)地球物理測(cè)井技術(shù)獲得的資料進(jìn)行處理和解釋。在具體應(yīng)用過程中，要結(jié)合實(shí)際情況強(qiáng)化深度研究，進(jìn)一步提升參數(shù)模型的適用性。

3 地球物理測(cè)井技術(shù)數(shù)據(jù)收集

3.1 數(shù)據(jù)采集

（1）三分量磁測(cè)井。在應(yīng)用該種方式收集地球物理測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)時(shí)，通常會(huì)綜合應(yīng)用JGS智能工程測(cè)井系統(tǒng)，對(duì)于提升數(shù)據(jù)收集作業(yè)的智能化和信息化水平做出了巨大貢獻(xiàn)。在具體應(yīng)用時(shí)，為了確保其運(yùn)行正常，需要年年進(jìn)行返廠檢測(cè)，確保所有的技術(shù)指標(biāo)都能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，然后重新進(jìn)行循環(huán)應(yīng)用。在實(shí)踐運(yùn)用時(shí)，需要利用下降的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面收集，并綜合利用計(jì)算機(jī)搭建智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行過程的全過程和全天候的監(jiān)控，確保能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并開展重復(fù)性的觀測(cè)，直到其恢復(fù)正常狀態(tài)[9]。

（2）水文綜合測(cè)井法。該技術(shù)方法主要是利用JGS智能多功能測(cè)井系統(tǒng)設(shè)備，可以綜合應(yīng)用電阻率法和自然電位法進(jìn)行測(cè)量。前者應(yīng)用的是標(biāo)準(zhǔn)電極系，后者可以對(duì)滲透性巖層進(jìn)行精準(zhǔn)劃分。由此可見，利用標(biāo)準(zhǔn)電極系測(cè)量電阻率，可以利用水文綜合測(cè)井法對(duì)隔水層進(jìn)行科學(xué)劃分。

3.2 數(shù)據(jù)處理與解釋

（1）三分量磁測(cè)方式指導(dǎo)找礦。利用這種方式能夠?qū)ΦV井底部的盲體礦進(jìn)行精準(zhǔn)探測(cè)。這是因?yàn)樵诔Ｒ?guī)的礦區(qū)礦床勘察作業(yè)中，所掌握的礦區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)較少，難以全面了解地下結(jié)構(gòu)的基本情況，導(dǎo)致在實(shí)際的勘察作業(yè)中很多結(jié)構(gòu)死角難以被勘察到，致使該部分的礦產(chǎn)資源不能進(jìn)行全面開發(fā)，降低了礦產(chǎn)開發(fā)率，資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重?；诖?，可以充分應(yīng)用三分量磁測(cè)方式高效探測(cè)到盲體礦。

（2）水文電測(cè)井方法推斷含水部位。通常情況下，地下含水層在強(qiáng)風(fēng)化巖層中，其點(diǎn)位的電阻率較低，因此可以結(jié)合電阻率值判斷其具體的含水量[10]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的逐漸提升，對(duì)礦山水文地質(zhì)勘查需求越來(lái)越大。綜合利用地球物理測(cè)井技術(shù)，不僅可以有效提升勘查工程的整體效率和質(zhì)量，而且還在很大程度上降低了勘查成本，具有較大的適用性，并在實(shí)際的礦山水文地質(zhì)勘查工程中得到了廣泛的應(yīng)用。結(jié)合當(dāng)前階段地球物理測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用缺陷，強(qiáng)化深度研究，進(jìn)一步提升地球物理技術(shù)水平，促進(jìn)其應(yīng)用有效性，為礦山水文地質(zhì)勘查作業(yè)的開展提供強(qiáng)大的技術(shù)支持，最大程度上提升礦產(chǎn)資源開采效果。