陽泉市廢棄水井治理工程研究分析

◎郭愛聰

（作者系陽泉市水利局黨組書記、局長）

娘子關泉域地下水治理工程是陽泉市水資源管理中面臨的一大挑戰(zhàn)。為強化娘子關泉域地下水的管理與保護，2015 年以來陽泉市在平定縣試點開展廢棄水井封堵工程，2019 年以來擴展到郊區(qū)、盂縣兩縣，在關井壓采過程中，為確保水井封閉規(guī)范，對污染水井采取科學的治理辦法及固定的封閉流程，2017 年制定并出臺了陽泉市農業(yè)地方標準《廢棄水井封堵和污染水井治理規(guī)》（DB1403/T040-2017），污染機井的封堵使得巖溶地下水的污染負荷明顯減少，水質指標有明顯改善，娘子關泉域內地下水超采治理取得了一定成效。

一、基本情況

陽泉市總面積4 578 km2，地下水開采以娘子關泉域巖溶水為主，娘子關泉域巖溶地下水以水量集中穩(wěn)定、水質良好成為陽泉市工農業(yè)生產及城市供水的重要供水水源。娘子關泉域巖溶地下水主要接受降雨入滲及河流、水庫等地表水滲漏補給。地下水最主要的污染來自于煤礦開采及污染的地表水下滲，而廢棄污染水井和各類鉆、探孔則為這兩種污染源提供了污染途徑。遍布泉域范圍內的各類鉆、探孔和污染水井已成為點污染源，地表污水和淺層污水通過串層越流，將污染物輸送至巖溶含水層，對巖溶水形成污染，進而污染娘子關泉水。如何對各類鉆、探孔和污染水井進行有效地封堵和治理，切斷上、下含水層的水力聯(lián)系是開展封堵治理工作的主要目的。

廢棄污染水井對地下水的污染途徑有兩種，一是管井成井技術落后，或沒有按鑿井技術要求施工，導致止水不好，上下含水層乃至地表水與地下水之間發(fā)生水力聯(lián)系，從而污染地下水；二是經過長期的運行，水井套管發(fā)生銹蝕腐爛，從而喪失止水作用，導致各含水層聯(lián)通，地表水、淺層水污染后直接導致深層巖溶水的污染。

陽泉市相當一部分水井穿過煤系地層，開采奧陶系巖溶水，煤礦開采產生的礦坑水就會通過上述廢棄污染井下滲，造成巖溶水的污染。娘子關泉域巖溶水硫酸鹽、總硬度、TDS 等超標以及一些重金屬含量的增高，其原因與此有相當大的關系。

另外，陽泉市大部分地表水污染相當嚴重，如桃河、溫河水，水質類別為Ⅴ類，乃至劣Ⅴ類水，加之河流底泥污染嚴重，污染的河水通過以上廢棄污染井的入滲污染下部地下水。

二、工藝流程簡介

以2019—2020 年郊區(qū)、盂縣已完成的17 眼廢舊深井治理工程為例，介紹工藝流程情況。

1.前期準備工作

組建工作體制，成立項目部，簽訂施工合同，現(xiàn)場踏勘，結合已有區(qū)域地質、地貌、水文地質、供水水文地質勘察、水井設計、竣工報告、鑿井施工記錄、抽水試驗、水質化驗等基礎資料，結合井內攝像，做好治理井井內檢測。制定封堵設計設計說明書、水井巖性柱狀圖、封堵設計柱狀圖、封堵施工方案、封堵技術及質量要求等。

2.設備的安裝與調試

進行鉆機選型工作，調配施工人員和設備進入施工現(xiàn)場。本工程選用設備型號：SPJ300 型、S600 型、S1000 型水源鉆機10 臺（套）。安裝鉆探設備的地基按設備安全使用要求進行修筑或加固，鉆塔基礎堅實、牢固、平整。鉆探設備機架與基臺連接平穩(wěn)、牢固，保證施工過程鉆機的穩(wěn)定性。

施工現(xiàn)場臨時用電采用三相四線制低壓配電系統(tǒng)，用電設施經驗收合格后方可投入使用。鉆探設備安裝完畢要進行全面檢查，在空載的狀態(tài)下，啟動設備運轉，經過試運轉正常后再使用。

3.井內檢測

（1）孔內電視檢測。基本查明地下水水位、水位以上污染水源的位置、所下井管情況、鉆孔淤積情況、鉆孔基本結構等。

（2）鉆機掃孔、清淤、驗證變徑。根據(jù)孔內電視檢測情況，使用不同規(guī)格的鉆具進行掃孔、清淤，確保鉆孔起下鉆具自由，清孔基本達到原孔深。下入不同規(guī)格鉆具對變徑位置確認。

井內檢測基本明確了鉆孔結構，根據(jù)區(qū)域地質條件，明確了單井地層。根據(jù)井內檢測資料，明確污染水源的位置。根據(jù)區(qū)域地質、水文地質條件，分析污染水源通道所在地層。

4.封閉治理施工工藝及工序流程

（1）割管拔管。針對需要割管的鉆孔，在鉆孔封閉治理層段以下變徑位置的井管內，下入機械割刀，割透井管后，將切割的井管通過專用打撈鉆具進行起拔，割管長度以原始地層裸露出1～2 m 為準，通過下入鉆具來檢測原始地層的裸露情況。

（2）建立封堵平臺。加工制作小于鉆孔孔徑5～10mm 的錐形木塞，通過鉆機下入預定位置，然后根據(jù)計算的水泥量，現(xiàn)場攪拌水泥裝入塑料袋，人工投入鉆孔內，下入平盤鉆具壓實并檢驗封堵平臺的上升高度是否滿足1～3 m 的要求，侯凝1～2 d。封堵平臺建立之后，一般會形成新的水位，證明平臺效果良好。

（3）切割注漿口。針對封閉治理層段，井管與巖層之間必須高壓注入水泥漿達到完全封堵的目的，要求使用專用割刀，切割井管，在井管上形成注漿口，水泥漿通過井管注漿口注入到地層裂隙及井管與巖層之間。

（4）安裝井管。根據(jù)鉆孔結構，本次所下井管規(guī)格分別為直徑377 mm、325 mm、273 mm、219×7 mm 的螺旋鋼管，井管底部5 m 內切割條狀注漿口，并安裝專用的注漿器。井管采用焊接方式進行連接，部分鉆孔需要連接專用的送管器，通過連接鉆桿將井管預送到封堵平臺面上；部分鉆孔將井管放置在封堵平臺上，直接重疊至原井口。

（5）高壓注漿。每個鉆孔所用水泥漿量根據(jù)計算的結果現(xiàn)場進行拌制，控制水灰比不大于0.5，取攪拌好的水泥漿液倒入70.7mm×70.7mm×70.7mm 模具中，養(yǎng)護成型脫模后在養(yǎng)護池中養(yǎng)護28 d。

將攪拌好的水泥漿、計算的替漿水量先后通過高壓泥漿泵→地面管路→鉆桿→注漿器→井管底部注漿口→壓入井管與井管之間及井管與地層之間的環(huán)狀空間。注完水泥漿后，關閉泥漿泵閥門靜置3 h 后，打開泥漿泵閥門，觀察沒有回水現(xiàn)象。返出送管器提鉆至地面，水泥漿侯凝5 d。

（6）掃孔清理。水泥漿凝固時間結束后，下入所下井管小一級的鉆具進入井管內，掃孔清理井管內殘留的水泥及封堵平臺，更換不同的鉆具掃孔直至孔底，確保孔內順暢，上下水泵自由。

（7）抽水洗井。具備抽水洗井的鉆孔，下入深井泵，進行抽水洗井工作，洗井效果達到水清砂凈。洗井工作結束后取水樣一組進行一般水質全分析檢測。

5.封閉治理效果比較

（1）水位變化。陽泉市郊區(qū)東村、魏家峪、蔭營煤礦鉆孔，通過注水觀測檢驗封閉治理效果。井管內注滿清水至井管口，連續(xù)觀測，觀測水位下降深度0 m，檢測注漿效果良好，封閉治理效果達到要求。

（2）水質變化。通過治理前后水質化驗，水質指標變好。

三、工作建議

（1）陽泉市廢棄水井封堵治理工程主要針對含煤地層的碳酸鹽巖類裂隙巖溶地下水井，主要是酸性的礦坑水對原水井的封堵材料和井壁管造成損壞而形成的污染，而對于由于含水地層原生污染物（如石膏）和地層構造形成的污水通道無意義。

（2）娘子關泉水作為陽泉市的主要供水水源，承擔著陽泉市區(qū)和平定縣、陽泉郊區(qū)及沿線工農業(yè)生產及生活用水，受地質環(huán)境的影響，水質中硫酸鹽、總硬度偏高，除礦坑水和河流污染入滲影響外，污染的巖溶水井也是造成巖溶水硫酸鹽、總硬度逐年升高的主要原因之一，部分項目治理工程已列入陽泉市十四五水利規(guī)劃中并正在治理中。

（3）采取分層、分段止水，切斷上下含水層之間的水力聯(lián)系，對污染水井進行治理后，污染巖溶水井對娘子關泉水污染減少效果明顯，但也存在著施工難度大、工程費用高、封堵效果檢驗手段不足等多方面問題，需在下一步工作中予以解決。