水文地質(zhì)鉆探的特點(diǎn)與技術(shù)分析
——評(píng)《水文地質(zhì)鉆探與水源井成井技術(shù)》

孫紅偉

樊小舟 編著中國礦業(yè)大學(xué)出版社出版

水資源是社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源。隨著國家戰(zhàn)略的調(diào)整，進(jìn)行水文地質(zhì)調(diào)查并提高地下水等水資源的利用率已成為水資源開發(fā)利用的主要工作；尤其在礦區(qū)開采工作中，對(duì)水文地質(zhì)狀況進(jìn)行鉆探勘測(cè)具有重要意義，能夠使得開采更加安全、高效。本文參考樊小舟編著、中國礦業(yè)大學(xué)出版社出版的《水文地質(zhì)鉆探與水源井成井技術(shù)》一書，對(duì)水文地質(zhì)鉆探的技術(shù)、方法、設(shè)備以及鉆探水源井過程中可能發(fā)生的事故進(jìn)行介紹，為從事水文地質(zhì)鉆探及水源井工作的技術(shù)人員提供參考。

該書分為五個(gè)章節(jié)。第一章介紹了水文地質(zhì)鉆探的基本知識(shí)，包括鉆孔任務(wù)、鉆探設(shè)備、鉆探技術(shù)與方法，并對(duì)鉆井液的性能要求予以說明。第二章為礦井水文地質(zhì)鉆探，如探放水鉆探、疏排水鉆探、注漿孔鉆探和礦山應(yīng)急救援鉆探。第三章闡述了水源井的成井技術(shù)，對(duì)水源井的鉆探特點(diǎn)、井位選擇、成井技術(shù)和下泵抽水進(jìn)行了說明。第四章介紹了老舊井的改造，并提出增大管井出水量的方法。第五章為井內(nèi)事故處理，介紹了事故發(fā)生原因與處理原則，并對(duì)常見事故的預(yù)防與處理手段進(jìn)行了描述。

水文地質(zhì)鉆探是水文地質(zhì)調(diào)查的基本方法，主要通過各種鉆探工程來幫助人們獲取詳細(xì)的水文地質(zhì)資料，查明所勘測(cè)區(qū)域的地質(zhì)條件、含水量、含水層厚度、水源分布等數(shù)據(jù)，為其他開采或挖掘工作提供指導(dǎo)。水文地質(zhì)鉆探技術(shù)常被應(yīng)用于礦山開采、地下水資源開發(fā)、水文地質(zhì)普查等領(lǐng)域。水文地質(zhì)鉆探技術(shù)不僅能夠準(zhǔn)確勘察地下水資源的狀況，而且能夠幫助有關(guān)部門制定科學(xué)合理的水資源開發(fā)利用方案，促進(jìn)水資源的高效利用。

水文地質(zhì)鉆探包括測(cè)繪與鉆探施工兩項(xiàng)工作。前者是指對(duì)水文地質(zhì)條件進(jìn)行測(cè)繪，查明地層中的地下水分布狀況、各含水層水位以及深度、厚度等參數(shù)，并選取水樣、土樣和巖樣，對(duì)地下水、土壤和巖石的理化性質(zhì)進(jìn)行分析，測(cè)定此區(qū)域的具體水文地質(zhì)參數(shù)；后者是指施工團(tuán)隊(duì)結(jié)合勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行鉆孔探采施工，并最終成井。在進(jìn)行水文地質(zhì)測(cè)繪與鉆探工作時(shí)，施工團(tuán)隊(duì)必須遵循安全、高效、環(huán)保的原則，采用科學(xué)先進(jìn)的鉆探技術(shù)與方法進(jìn)行施工，確保水文地質(zhì)信息的測(cè)繪較為全面，鉆探開采工作能夠安全開展，滿足地質(zhì)工程的相關(guān)要求。

常見的水文地質(zhì)鉆探技術(shù)與方法有以下幾種。第一，無循環(huán)沖擊鉆進(jìn)法。這種鉆探方法是指利用靜液柱護(hù)臂，采用鋼絲繩或鉆桿進(jìn)行沖擊鉆進(jìn)。通過一定時(shí)間內(nèi)高強(qiáng)度的沖擊，地層會(huì)變得松軟并發(fā)生破碎，從而形成鉆孔。這種鉆進(jìn)技術(shù)常被用于礫石層與基巖層的鉆探，施工團(tuán)隊(duì)利用機(jī)械力來驅(qū)動(dòng)十字鉆頭或圓形鉆頭產(chǎn)生沖擊力。第二，反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆法。這是一種利用循環(huán)介質(zhì)在鉆桿與鉆孔之間來回循環(huán)而產(chǎn)生動(dòng)力，從而帶動(dòng)鉆頭鉆進(jìn)的技術(shù)方法，包括泵吸反循環(huán)、氣舉反循環(huán)等類型。其中泵吸反循環(huán)是利用離心泵進(jìn)行抽吸，使鉆桿內(nèi)液體被大氣壓推動(dòng)而發(fā)生上升、回流形成循環(huán)，鉆桿內(nèi)液體上返速度越快，其鉆孔時(shí)攜帶巖屑的能力越強(qiáng)，對(duì)孔壁的破壞能力也就越強(qiáng)；氣舉反循環(huán)是指利用液氣混合物作為循環(huán)介質(zhì)從而進(jìn)行鉆探。第三，繩索取芯鉆探技術(shù)。這是現(xiàn)今較為先進(jìn)的鉆探技術(shù)，是指在大直徑鉆桿內(nèi)安裝取芯管進(jìn)行鉆進(jìn)的技術(shù)，可在鉆探過程中同時(shí)將巖芯提取出來，大大提高鉆探工程的施工效率。相比普通取芯鉆進(jìn)，繩索取芯鉆進(jìn)的應(yīng)用范圍更廣，尤其適用于復(fù)雜地質(zhì)層。此外，常用的水文地質(zhì)鉆探技術(shù)還有液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)、低固相優(yōu)質(zhì)泥漿正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)等，這些鉆進(jìn)技術(shù)都有較強(qiáng)的鉆探力量，鉆進(jìn)速度快且效果好，在礦井鉆探、油氣井勘探和建設(shè)水源井等工程中發(fā)揮著重要作用。

在進(jìn)行水文地質(zhì)鉆探時(shí)，施工團(tuán)隊(duì)務(wù)必重視鉆進(jìn)設(shè)備、鉆孔質(zhì)量及成井工藝要求等技術(shù)要點(diǎn)。首先，在選擇鉆進(jìn)設(shè)備與工藝時(shí)，必須根據(jù)地層參數(shù)來選擇合適的鉆探設(shè)備，確保鉆探深度與壓力能夠滿足工程需求。其次，進(jìn)行鉆孔時(shí)，施工團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)及時(shí)對(duì)鉆孔質(zhì)量進(jìn)行觀測(cè)、校正，確保鉆孔位置、數(shù)量、深度、彎曲度等參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求。若鉆孔出現(xiàn)誤差，施工團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)對(duì)誤差進(jìn)行糾正，保證最終成孔質(zhì)量。另外，進(jìn)行成井時(shí)的技術(shù)要點(diǎn)更多，包括井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、下管深度的確定，以及止水、封孔、洗井，每一步都需按照一定的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，確保水井的安全性。最后，施工團(tuán)隊(duì)需對(duì)水井進(jìn)行抽水試驗(yàn)，對(duì)水井的涌水量、水位穩(wěn)定性等進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。

顯而易見，水文地質(zhì)鉆探是一項(xiàng)技術(shù)性較強(qiáng)的工作，不論是勘測(cè)地下水，還是礦區(qū)進(jìn)行油氣井開采，都離不開水文地質(zhì)勘察與鉆探。現(xiàn)今，中國對(duì)鉆探技術(shù)與成井技術(shù)的研究都已取得一定成就，鉆探技藝與設(shè)備也愈發(fā)成熟，這為發(fā)現(xiàn)、開發(fā)更多的地下水資源提供了技術(shù)支持，可以有效解決水資源短缺的問題，為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出重要貢獻(xiàn)。