地質鉆孔多層抽水試驗技術應用研究

摘 要：本文試圖通過對一個地質鉆孔進行多層（或三層以上）抽水試驗技術的研究，達到能比較充分的掌握局部區域水文地質情況，從而節省投資。

關鍵詞：抽水試驗；分層；止水

引 言

鉆孔抽水試驗前，應根據試驗地段的地質結構、水文地質條件和不同勘察階段，編制鉆孔抽水試驗任務書。

1 基本規定與要求

1.1 抽水試驗孔選擇和布置

多孔抽水試驗，宜布置1～2條觀測線。一條觀測線時，應垂直地下水流向布置；兩條觀測線時，應分別垂直和平行地下水流向布置。

對巖性變化大的松散含水層和裂隙含水巖體，應布置兩條觀測線。一條沿巖性變化大的方向或透水性強的方向布置，另一條應與前一條垂直布置。

1.2 抽水試驗降深和穩定延續時間

穩定流抽水試驗應進行三次降深。降深值應以在抽水孔測壓管測得的為準。各次降深的差值宜相等。穩定流抽水試驗降深順序，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，單孔抽水試驗時不應小于0.5m；多孔抽水試驗時，應保證最遠觀測孔的降深不小于0.1m，或各相鄰觀測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，不宜大于含水層厚度的0.3倍；承壓含水層抽水時，不應降到含水層頂板以下。

2 抽水試驗部分技術要求

2.1 試驗孔段或抽水試段

一般根據設計判定相應層位即可。在一個探索性的——普查礦區，則要依據主勘礦體確定礦體頂板、底板，結合礦體頂板、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

當礦體產狀較平緩時，礦體底板含水層富水性較頂板的強，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。

當礦體產狀較陡立時，礦體底板含水層富水性較頂板的強，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。

當礦體產狀陡立時，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。礦體產狀較平緩時，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。

2.3 水溫、氣溫觀測時間的要求

抽水試驗開始的時候，即應該在涌水中以每1～2h一次的時間間隔測量水溫，同時測量氣溫。直至抽水試驗結束的時候在再提水或抽水。

2.4 水位、流量穩定時間的要求

穩定時段延續時間宜根據含水層的特征，補給條件確定。單孔抽水試驗最低不少于8h，潛水層抽水、帶觀測孔抽水和有越流以及潮汐影響的抽水，必須適當處長。

3 關于分層抽水試驗技術的改進

3.1 以往常規做法的缺點

（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，反復操作2次，施工時間長，減低效率。

（2）事故隱患大。由于在抽水試驗中，下入、提起鉆具的次數較多，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，造成嚴重事故，對影響很大，有的可能造成水井報廢。

（3）對操作者的要求高，在抽取上層水時，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，在這一過程中，要求操作者經驗豐富、技術水平高，否則可能造成下入時反絲反不開，或者準備提起時，反絲對不上。

3.2 分層抽水技術改進

（1）止水材料的選擇。止水材料必須具備個稅型號，無毒、無嗅、不污染水質等條件。在探取結合井的施工中，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，達到表面風干，內部濕潤，柔軟的標準。

（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，并根據巖屑和電測井資料，準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，隨時測量礪料面的高度，為防止礪料不實而在洗井過程中下沉，因此將礪料填至185cm處，然后投入粘土球進行管外止水。在投粘土球過程中，粘土球應該從孔口井管四周均勻緩慢地投入孔內，不能只從單一的方位投入，每投入1～2m要探測一次，當填至175cm時，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時可否利用問題。分層抽水試驗施工，屬于勘查階段，選用的泵是在現有資料的基礎上，作出判斷而選擇揚程、流量、耐溫等參數。

如果抽水試驗結果與水泵的使用參數較接近，可以使用該型水泵。如果參數出入較大，建議再換適宜的泵型。

（5）關于分層抽水的分隔器是否永久設置問題。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。當下部地下水大于200m3/D，達到目的時，分隔器永久設置，使用壽命與井管一致，可達30年以上。當下部地下水小于200m3/D，決定利用上部水時，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

在井內下入止水器后，采用水位壓差：測定止水后井管內外的水位，采用抽水的方法造成井管內、外的水位差，并使其差值達到10m或抽水試驗時的最大降深值時，穩定0.5h，若，需要檢查止水器，重新止水。

4 研制中的技術難點及解決措施

4.1 雙封止水器的密封問題

抽取下層地下水時，短鉆桿上的錐體與內錐盤必須密封好；抽取上層地下水時，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鍵。設計了錐形密封，不僅密封性能可靠，而且價格品便宜。采用橡膠密封墊，經試驗，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，達到止水效果，但是海帶在下入過程中，可能會損壞，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。

隨著社會的進步和科學的發展，對工程地質勘察的技術要求越來越高，對地質條件定性的分析和判斷已無法滿足技術發展的需要，設計人員往往要求地質技術人員對地質條件及不良地質現象做出定量的評價。在應用多種勘察手段的同時，也對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、真實的地質資料的主要手段。通過鉆探采取到能保持地層原始結構狀態和物理力學性狀的巖樣，是鉆探技術人員努力的方向。

5 結 語

實踐證明，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。上層水抽取結束后，提動雙封止水器，抽取下層水，在提動過程中，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。在進行分層抽水試驗時，有些地區可能會發現各含水層水質一樣或相近，這并不是裝置出問題，而是由于該地區臨近有水井，并且該水井沒有進行管外止水，從而造成各含水層串連。在實際應用中，該裝置也存在一些問題。

參考文獻

[1]GB50027-2001.供水水文地質勘察規范.

[2]DL5013.水電水利工程鉆探規程.

[3]SL25-92.水利水電工程鉆孔壓水試驗規程.