李愛(ài)萍，吳祥生，張鵬宇

（山東科技大學(xué)，山東 青島 266590）

地質(zhì)勘探工作一直是我國(guó)礦業(yè)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中不可或缺的環(huán)節(jié)，而水文地質(zhì)勘探工作是地質(zhì)勘探工作中的主要構(gòu)成部分。通過(guò)對(duì)其進(jìn)行后續(xù)的抽水試驗(yàn)，可以進(jìn)一步確定水文地質(zhì)參數(shù)和水質(zhì)狀況參數(shù)，同時(shí)對(duì)于流動(dòng)地下水層可以進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)掌握。研究礦井水文地質(zhì)鉆探技術(shù)可以有效促進(jìn)水文地質(zhì)鉆探技術(shù)的不斷升級(jí)，也是確保礦業(yè)開(kāi)發(fā)工作長(zhǎng)久高效的重要條件[1]。

1 礦井水文地質(zhì)工程鉆探現(xiàn)狀

1.1 礦井水文主體來(lái)源

礦井水文的主要來(lái)源為地表水、斷層水以及地下水。礦井地表水主要是指環(huán)境內(nèi)的自然氣象降水、周圍的江河湖海所流入的水脈以及周圍植被根部的生物水等。不過(guò)因?yàn)榻^大多數(shù)礦產(chǎn)資源埋藏深度較高，所以地表水雖然是礦井水源的來(lái)源之一，但是所占比例并不突出，對(duì)周圍水文環(huán)境和地質(zhì)鉆探工作影響也較小。斷層水主要是指存在于地質(zhì)斷層中的地下水，其流量方向和儲(chǔ)量大小直接關(guān)系到地下水的整體排泄和淤流方向，是水文鉆探的重點(diǎn)因素之一，對(duì)礦井開(kāi)采和周圍水文環(huán)境具有重要影響，在礦井建設(shè)前必須對(duì)礦井范圍內(nèi)的斷層水分布進(jìn)行專門分析排查。

地下水是所有分布于巖石層下的水文的總稱，根據(jù)礦區(qū)巖性組合的不同和水利性質(zhì)的不同，礦區(qū)內(nèi)的地下水含水層大致可以劃分為：含水層和含水帶兩種。含水帶主要是以破碎石土和黏土構(gòu)成的較為松散的空隙水帶。因?yàn)槠鋬?chǔ)水能力較弱，含水層厚度普遍較小，所以也被稱為弱性含水帶。含水帶對(duì)地下鉆井的影響也比較小。含水層主要以石灰?guī)r和硅質(zhì)巖為主要構(gòu)成成分，其內(nèi)部溶裂含水帶厚度較高，大多超過(guò)10米，裂隙發(fā)育整體類似蜂窩狀，具有比較鮮明的水蝕地質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)鉆井開(kāi)發(fā)有很大影響。

1.2 礦井水文地質(zhì)鉆探現(xiàn)狀

現(xiàn)代礦井水文地質(zhì)鉆探工作因?yàn)楸仨毭鎸?duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件、多樣性的地下水源以及相關(guān)技術(shù)設(shè)備和施工人員等各類復(fù)雜因素的影響，根據(jù)其影響因素的不同，將勘探所面臨的復(fù)雜問(wèn)題主要可以歸結(jié)為以下兩個(gè)方面：

一是現(xiàn)場(chǎng)施工的工作人員能力不足。目前我國(guó)許多煤礦開(kāi)發(fā)企業(yè)中的水文地質(zhì)鉆探施工人員和研究人員專業(yè)技術(shù)水平不足，職業(yè)道德水準(zhǔn)較低。工作時(shí)自由散漫，法律意識(shí)淡薄。有些施工人員不愿意遵守相關(guān)開(kāi)采法規(guī)政策，自由隨意施工，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)督技術(shù)人員也不能做到有效監(jiān)管，后期的整體勘查報(bào)告時(shí)常敷衍了事，許多礦區(qū)勘測(cè)參數(shù)和相關(guān)水文數(shù)據(jù)并未進(jìn)行實(shí)際測(cè)井就胡亂編寫，一些勘測(cè)圖僅憑主觀臆測(cè)或目測(cè)隨意繪制，從而使勘察報(bào)告根本不具備科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，阻擋了正常的施工工作。二是鉆探設(shè)備選擇不當(dāng)?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)大多數(shù)水文地質(zhì)鉆探工程的施工工作均實(shí)行分配包工制度，也就是將施工工作承包給第三方企業(yè)進(jìn)行施工。這些施工單位為了做到利潤(rùn)最大化，只能不斷地節(jié)約施工成本，甚至偷工減料。在鉆探設(shè)備的選擇上并不是根據(jù)實(shí)際開(kāi)發(fā)礦區(qū)所在的水文地質(zhì)狀況進(jìn)行鉆探設(shè)備選擇，而是千篇一律，選擇最經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的鉆探設(shè)備一干到底，從而使施工工作中出現(xiàn)許多問(wèn)題。常見(jiàn)的有鉆壓機(jī)壓強(qiáng)、鉆壓速度和鉆頭旋轉(zhuǎn)速度不匹配，地質(zhì)環(huán)境承載力與施工設(shè)備不匹配等問(wèn)題。這些第三方施工單位的施工設(shè)備大多型號(hào)老舊，維護(hù)工作也比較缺乏，這在現(xiàn)代水文鉆探施工中非常普遍，所以施工中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)因?yàn)樵O(shè)備問(wèn)題嚴(yán)重而影響了施工進(jìn)度[3]。

1.3 提升地質(zhì)鉆井工作質(zhì)量的措施

針對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)礦井地質(zhì)工程鉆探問(wèn)題，必須給出合理應(yīng)對(duì)措施。其一是對(duì)鉆探設(shè)備進(jìn)行合理的選擇，鉆探設(shè)備的正確與否直接影響了鉆探工程效率，所以必須根據(jù)開(kāi)采礦區(qū)的實(shí)際情況和鉆探難度進(jìn)行科學(xué)合理的鉆探機(jī)型選擇。其二是不斷優(yōu)化鉆探工藝，在實(shí)際鉆探工作中，必須委派專門的技術(shù)團(tuán)隊(duì)，對(duì)鉆頭沖洗液的使用情況、水文的變化情況和鉆頭的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)和記錄，從而避免鉆探事故的發(fā)生。其三是加強(qiáng)對(duì)施工人員的培訓(xùn)，隨著科技的發(fā)展，鉆井設(shè)備也在不斷地更新，這就對(duì)實(shí)際施工人員和管理人員的綜合技術(shù)水平提出了更高的要求，除了必須掌握的設(shè)備理論技術(shù)以外，還要對(duì)現(xiàn)代科技有著比較深刻的認(rèn)識(shí)和掌握，并能將其應(yīng)用于實(shí)際鉆井工作中[4]。

2 現(xiàn)代礦井水文地質(zhì)鉆探技術(shù)探討

2.1 鋼絲繩沖擊鉆探法

傳統(tǒng)的鉆探方式之一，這種方法對(duì)于卵碩石和密度較大的基巖層鉆探效果極強(qiáng)，但是用于黏土、砂土、花崗巖基巖層進(jìn)行鉆探時(shí)速率卻較低，一旦遇到細(xì)砂和流砂層，很難繼續(xù)進(jìn)行鉆探。鋼絲繩沖擊鉆探法具有：鉆探設(shè)備少、鉆探操作簡(jiǎn)單、設(shè)備易于搬遷、鉆探用水量較小等優(yōu)勢(shì)。在日常鉆探工作中，即便鉆頭鉆開(kāi)地下含水層，也不會(huì)對(duì)含水層造成堵塞或者污染含水層的影響，同時(shí)也不需要添加額外的鉆頭供水設(shè)備和泥漿。其缺點(diǎn)是在一般地層的效率普遍較低，現(xiàn)在更多是專用于卵碩石和基層巖的鉆探。

2.2 回轉(zhuǎn)鉆探法

回轉(zhuǎn)鉆探法的種類較多，常用的回轉(zhuǎn)鉆探法主要有：沖洗液正循環(huán)鉆進(jìn)、空氣鉆進(jìn)、反循環(huán)鉆進(jìn)等。沖洗液鉆進(jìn)根據(jù)鉆進(jìn)介質(zhì)的不同，又可以劃分為清水鉆進(jìn)和泥漿鉆進(jìn)。清水鉆進(jìn)更多應(yīng)用于地質(zhì)較為穩(wěn)定的地層中，而泥漿鉆進(jìn)則應(yīng)用于不穩(wěn)地層?，F(xiàn)階段我國(guó)對(duì)泥漿鉆進(jìn)使用更為普遍?？諝忏@進(jìn)是指不需要介質(zhì)，直接鉆進(jìn)的一種鉆探方法。使用空氣鉆進(jìn)的最大特點(diǎn)就是機(jī)械鉆頭的旋轉(zhuǎn)速率可以成倍上升，因?yàn)榭諝獗纫后w質(zhì)量要輕得多，所以對(duì)鉆孔低端的壓力也小的多?？諝忏@進(jìn)可以在沙漠化環(huán)境中使用，對(duì)于地層的堵塞和污染較小，巖粉清除徹底，可以大大減輕鉆頭的磨損量，提高鉆頭進(jìn)尺。此外空氣鉆進(jìn)法不需要考慮鉆頭泥漿和黏土的制備，大大簡(jiǎn)化了操作工序。反循環(huán)鉆進(jìn)也被稱為沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，主要有液動(dòng)潛孔錘和氣動(dòng)潛孔錘兩種。主要應(yīng)用于地質(zhì)較硬的石榴巖層地面，其鉆探速度比空氣鉆探轉(zhuǎn)速要快50%～70%以上，但是液動(dòng)潛孔錘對(duì)功率要求較大，而且供電質(zhì)量水平必須達(dá)到高速平穩(wěn)，所以目前更多應(yīng)用于大口徑巖芯的鉆探。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變革，未來(lái)的地質(zhì)鉆探方向勢(shì)必要向地下更深層發(fā)展，其水文環(huán)境將更加復(fù)雜多變，這就對(duì)新時(shí)期的水文地質(zhì)鉆探發(fā)展提出了新的要求和挑戰(zhàn)。有關(guān)單位必須積極開(kāi)展以水文環(huán)境和底層深部為核心的鉆探理論研究，才能為未來(lái)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)工作，提供新的數(shù)據(jù)支持和更高水平的技術(shù)保證。

[1]朱志剛.礦井水文地質(zhì)工程鉆探現(xiàn)狀與發(fā)展方向探索[J].能源與節(jié)能,2017,19(3):24-25.