測井技術在礦山水文地質條件監測工作中的應用分析

劉振山，姬彥雷，許 顏

（河南省煤田地質局物探測量隊，河南 鄭州 450009）

目前，我國對于礦山水文地質工作的重視程度不斷地提高，相應的對于水文地質勘探技術也有了更高的要求，不僅要保證勘探結果的精確可靠，還需要充分適應礦區的環境特征和能源開采的具體要求，才能夠進一步確保勘探工作的整體質量。測井技術是對于水文地質勘探技術的總稱，在當前資源日益匱乏的情形下，測井技術在井下水文勘探、開發、保護等方面都有著積極的作用，在水工環境地質工作中的應用還能夠有效避免井下水環境對于礦山開采帶來的不利影響，因此不管是為了提高礦山水文地質條件監測工作的整體成效還是環境保護，測井技術都具有著較高的應用價值。

1 測井技術在礦山水文地質條件監測工作中的作用

1.1 為水文地質條件監測工作提供了便利

通過測井技術的應用，可以有效提高礦山水文地質勘探結果的精度，保證勘探結果的可靠性，進而為勘探人員提供有效的依據，以方便解決勘探工作中存在的問題。勘探任務以及測井參數的不同，所適用的測井技術也各不相同，如在水文地質條件監測作業中應用較為廣泛的自然擴散法便是為了了解井下含水層的分布結構等信息，可以快速勘查出地下水的流量流向等數據。自然擴散法的主要作用便是針對測井中鹽化泥漿的電阻率進行分析，以及測試其擴散規律，從而獲得區段水文地質條件的監測信息，自然擴散法還氛圍橫、縱向擴散法兩種測井方式，橫向擴散法主要用于快速且精準地找出含水層位置和分布情況，縱向擴散法則主要用于反饋含水層中較為細節的信息。若是通過自然擴散法來獲得的水力曲線信息未產生交叉，那便代表著水的下滲較快，水力曲線不僅可以評估水的下滲速度，同時還能評測井下水的涌水量[1]。

1.2 明確鉆孔深度，解決鉆孔作業中存在的各項問題

通過測井技術的應用，不僅能實現含水層的高效定位，同時還能夠為鉆探工作提供有效依據，有利于控制鉆孔作業的深度，特別是針對一些含水層取芯難度較大的巖層，測井技術則能夠有效解決這一問題，充分發揮其技術優勢。在鉆孔過程中，應用測井技術能夠明確地下水的分布信息，避免鉆孔作業涉及到井下水文地質的情況。同時，鉆孔作業的深度掌控針對水文地質條件監測作業來說具有重大意義，若想將鉆孔深度把控在合理的區間，僅僅憑借人力估算無法完成，也無法實現精確的深度規劃，而測井技術的應用則能夠完美地解決這一問題，保證鉆孔作業能夠越過含水層，避免鉆孔作業對井下地質構造帶來的影響。

1.3 有效處理井壁受損問題

在進行測井鉆孔施工時，對井壁帶來的損害不可避免，甚至還有可能會出現井壁結構大塊脫落等問題，若不及時處理則直接影響鉆孔作業的進展。

針對井壁受損問題，需要及時進行掃孔清理，在確保掃孔清理完畢后才能繼續開展鉆孔作業，以免井壁再次大規模脫塊為鉆孔作業帶來的不利影響。而在清孔過程中，本身就具有一定難度，特別是深鉆孔的掃孔清理，本身就是較為費時的工作，因此在清孔之前必須確定好含水層的分布情況和厚度，通過測井曲線來確定含水層信息，避免在清孔過程中含水層所帶來的的影響。

2 測井技術在礦山地質工作中的具體應用

2.1 工程概況

某工程主要區段處于一處山脈斜坡，整體為西北傾斜，根據該區段的礦山水文地質信息，地下水主要分布于西北傾斜方向，而礦區則處于凈流區中。在礦層中還發育著裂隙水位，由于礦山采掘的影響，部分地下水域遭受嚴重污染，而為了勘測出該區段井下水的受污染程度，根據相關技術要求應用測井技術來檢測水文地質問題，利用分層式抽水試驗來構建水文信息監測系統。

2.2 地質條件監測

該區段的開采主界面為奧陶系，在0m～450m之間，奧陶的均厚在450m左右，根據底層組合大致可以將其劃分為四個層面，其中1層～2層均未含水，3層～4層含水，隔水層主要便是泥質石灰巖，為了有效改善井下水受污染情況，預計將上部水位封閉，下入一根330mm的套管，下方注入水泥。奧陶系上部巖層中具有石膏層，也需要下入套管進行封閉，并在周邊下入275mm的井管。

2.3 含水層的劃分

（1）含水層與富水層。礦層較為發育地區有著明顯的含水特點，但卻并不是每個區段都有礦井水分布，通過還擴散曲線來對礦層的含水量進行勘測，如其中某個測井的巖溶發育，實際出水量僅有9.3m3/h，而周邊的另一測井不屬于巖溶發育段，而出水量卻在60.5m3/h左右。基于此，礦層出水量與地質發育狀態并沒有直接性的聯系。

（2）裂縫。在礦區中，鹽酸鹽層中具有多個巖溶通道，在這一環境下，礦層的機械力則可能會相對較差，在鉆進時容易受到影響產生裂隙，這些裂隙則很容易產生裂隙帶，從而歸于一個整體。若溶洞的空間比價較低，電阻值為礦層與水的均值，那么這一區段的溶蝕裂隙則帶有視電阻值，鉆進孔中的電阻值一般小于200Ω；最后，小溶蝕裂隙帶。在致密溶蝕裂隙帶鹽酸層中很有可能會發育小溶隙帶，而因為溶隙度的不同，在測試曲線中的表現也會存在明顯的區別，在測試曲線中，若致密性鹽酸的絕對值較大，溶隙在礦層中部時，電阻率會下降，并形成阻值較大的凹齒狀，若是這種凹齒狀在巖層中形成，那么高峰阻值便會上下浮動，自然伽馬強度也會小于4γ，通常情況下擴大值能夠達到100mm左右[2]。

（3）致密巖層中含有多個小溶隙，在測試曲線中并不明顯，因此常常不能及時發現，不過若是這些小溶隙出水，那么擴散曲線則會發生明顯的變動，而若是電阻曲線仍然保持穩定沒有變動，則可以通過井下探測工作來找出其中的出水口。

2.4 碳酸鹽巖層溶隙帶的厚度測試

可以利用視電阻來測試地面厚度，利用試驗孔來明確測試曲線的層次性特征，為了有效提高溶洞溶隙帶的測試精度，引用多種測井曲線方法來測試厚度，之后進行對比，從而得出分層的誤差，通過1:200的曲線測定誤差，對于大口徑325mm的誤差則需要保證大于小孔徑127mm。若曲線比例為1:50，那么其精度會更高，常見的測井方式能夠準確測出礦層的基本特性，并且判別礦層中有無水分，若存儲空間中具有含水層，那么則需要利用專業的測井技術來分析出含水層的分布及結垢情況[3]。

案例：在41m左右處存在充水溶洞，中間部位的孔深較為密集。通過測井技術來完成該工程區段的地質條件的測量，并對測量數據進行記錄，以及測量結果數據的整合與分析。上含水層的水位比下含水層的水位參數要高，同時上含水層的涌水會流入下含水層，在實際測井作業中，可以通過伽馬參數和視電阻率曲線參數來完成地質結構的統籌分析，能夠更加快速地確定吸水層以及補水層的結構和分布，進而測量孔深[4]。

在運用測井技術時，技術人員必須根據工程的實際情況以及面臨的實際問題來構建完善的測定結構以及監管體系，保證測井數據的準確性以及結果分析的可靠性，只有進一步提高測定的質量以及參數分析的準確性，才能夠加強工程整體的安全性，進一步展現測井技術的實用性價值。期間需要制定好工程測井以及技術測定的方向，明確測量期間的各項指標要求，從本質上確保數據與信息的可靠性[5]。

3 結束語

在礦山水文地質條件監測工作中，利用測井技術可以有效保證數據收集和處理的精準性，為礦山開采工作給予便利。尤其是水文地質勘查工作，測井技術的應用可以實現統籌優化，制定更加完善的技術處理方案。