汪程林

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局326地質(zhì)隊(duì)，安徽 安慶 246003）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，井下水害的頻發(fā)多與過量開采人類活動(dòng)有關(guān)，是對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞的一種表現(xiàn)。為科學(xué)合理地開發(fā)與利用井下水資源，我們必須重視井下的水文監(jiān)測(cè)。2014年7月國家發(fā)改委聯(lián)合水利部、國土資源部等多部門發(fā)布了《國家地下水監(jiān)測(cè)工程項(xiàng)目建議書》，明確了我國井下水文監(jiān)測(cè)網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)[1]。鉆探技術(shù)是井下水文監(jiān)測(cè)中最重要的技術(shù)之一，是保障礦山水文監(jiān)測(cè)設(shè)備有效運(yùn)行的前提。鉆探技術(shù)與鉆探工藝的選擇直接就決定了監(jiān)測(cè)井的質(zhì)量。因此，重視鉆探技術(shù)在井下水文監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用尤為重要。

1 井下水文監(jiān)測(cè)的目的

井下水監(jiān)測(cè)是在一個(gè)開采區(qū)域內(nèi)選擇具備代表性的泉、井、孔等對(duì)地下水的水文情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為井下水開發(fā)和保護(hù)提供基礎(chǔ)資料。井下水文監(jiān)測(cè)同時(shí)也是國土資源部和水利部門重要的職責(zé)，水位、水文動(dòng)態(tài)發(fā)展趨勢(shì)是監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)，其目的在于防止因礦山生產(chǎn)產(chǎn)生的地面沉降，科學(xué)合理的利用地?zé)帷\層低溫能源等，為礦山地質(zhì)保護(hù)和水文保護(hù)提供相應(yīng)的決策。同時(shí)，利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)客觀地評(píng)價(jià)井下水資源，為優(yōu)化配置水資源等提供參考。

2 監(jiān)測(cè)井布置與技術(shù)

2.1 監(jiān)測(cè)井布置

井下水文監(jiān)測(cè)井的布置需要遵循“重點(diǎn)監(jiān)測(cè)、專項(xiàng)監(jiān)測(cè)”理念，監(jiān)測(cè)井布置需要遵循以下原則：突出性原則。在地質(zhì)、水文問題突出的區(qū)域展開專項(xiàng)監(jiān)測(cè)；統(tǒng)籌性原則。重點(diǎn)考慮礦山開采區(qū)域的布局，將水文地質(zhì)單元和井下水統(tǒng)籌監(jiān)測(cè)；重點(diǎn)性原則。另外井下水監(jiān)測(cè)需要對(duì)礦山周圍居民生活區(qū)域、工業(yè)園區(qū)、能源基地等進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，以此保障井下水資源的生態(tài)屬性。

圖1 監(jiān)測(cè)井布置在含水層示意圖

2.2 監(jiān)測(cè)井主要技術(shù)

監(jiān)測(cè)井是礦山水文監(jiān)測(cè)的載體，其主要技術(shù)如下：開孔直徑必須小于220mm，利于水文監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝；鉆井要求全孔取心，孔深、孔斜嚴(yán)格遵守監(jiān)測(cè)井標(biāo)準(zhǔn)，并且每100m孔斜需要大于1°；鉆孔技術(shù)選取需要結(jié)合地質(zhì)情況，不同地質(zhì)選取不同的鉆探技術(shù)；以鉆穿含水層并進(jìn)入隔水層5m為終孔原則；成井水量必須高于10m3/d；最終監(jiān)測(cè)井鉆孔后需洗井，具體洗井情況結(jié)合礦區(qū)實(shí)際情況[2，3]。

3 鉆探技術(shù)在井下水監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用

鉆探及技術(shù)是礦山監(jiān)測(cè)井成孔的關(guān)鍵技術(shù)，是監(jiān)測(cè)井最基本的施工工藝，鉆探技術(shù)的選取直接影響著成井的質(zhì)量和井下水文監(jiān)測(cè)效果。不同的地質(zhì)環(huán)境將采取不同的鉆探技術(shù)，這樣才能確保最終監(jiān)測(cè)效果。

3.1 松散層鉆探技術(shù)運(yùn)用

松散層鉆探技術(shù)主要采取泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)、正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和沖擊鉆進(jìn)三種技術(shù)：

泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)適用于100m以內(nèi)的松散地質(zhì)層面監(jiān)測(cè)井使用，鉆井直徑400mm以內(nèi)。

地層以第四系粉土、粉細(xì)砂和粉質(zhì)粘土為主。該技術(shù)使用時(shí)候應(yīng)該結(jié)合鉆孔間隙和鉆孔深度確定泵壓，杜絕鉆孔時(shí)巖屑和沉渣量進(jìn)入水泵引發(fā)卡鉆和埋鉆的情形。注意該種技術(shù)不適應(yīng)基巖較硬的監(jiān)測(cè)水井使用，并且具有明確的鉆井深度限制。

正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)適用于100m～400m之間的松散地質(zhì)層面監(jiān)測(cè)井使用，地層為第四系粉土、粉細(xì)砂和粉質(zhì)粘土為主。該技術(shù)使用時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格控制鉆速（50r/min～80r/min），做好泥漿粘度、密度、失水量和含沙量控制。具體泵量根據(jù)監(jiān)測(cè)井地層、口徑和泥漿粘度決定。此種及技術(shù)對(duì)地層的適應(yīng)性較好，但是開孔的速度相對(duì)較慢，鉆探時(shí)間較長(zhǎng)。

沖擊鉆進(jìn)適用于井深50m～100m的卵石層監(jiān)測(cè)井，地層以粗骨粒、碎砂石為主，軟硬不均勻，易坍塌，可采用沖擊鉆進(jìn)成孔方式，高粘度泥漿護(hù)壁，利用撈渣筒撈渣。這種鉆探工藝解決了其他鉆探工藝在軟硬不均勻卵石層鉆進(jìn)困難的問題，但是沖擊鉆進(jìn)的深度受限制。

3.2 基巖鉆探施工技術(shù)運(yùn)用

基巖鉆探施工技術(shù)主要包含了空氣潛孔錘鉆進(jìn)和回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)兩種技術(shù)，在礦井水文監(jiān)測(cè)鉆井中的運(yùn)用如下：

空氣潛孔錘鉆進(jìn)主要運(yùn)用到井深50m～200m之間的基巖裂縫隙水監(jiān)測(cè)井的運(yùn)用，最終成孔直徑在270mm左右。主要是為了適應(yīng)完整基巖段無法下管，局部區(qū)域的井部巖層容易破碎和掉塊的特點(diǎn)。記住無縫金屬管和同徑橋式濾水管完成監(jiān)測(cè)。該技術(shù)主要運(yùn)用到礦井地層為泥巖、砂巖、石灰?guī)r等巖層相對(duì)堅(jiān)硬的監(jiān)測(cè)井。此種技術(shù)破堅(jiān)能力強(qiáng)、鉆進(jìn)速度快，能夠有效地解決巖層破碎掉落的問題。但是其施工成本相對(duì)較高，地層破碎程度或者地層較軟時(shí)的鉆進(jìn)效率不高，對(duì)監(jiān)測(cè)井直徑和垂直度的控制效果不理想。

回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)主要運(yùn)用到井深200m以上的基巖裂縫隙水監(jiān)測(cè)井或者巖溶水監(jiān)測(cè)井上，最終成孔直徑與空氣潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)一致。該地層以泥層、砂巖、白云巖等質(zhì)地堅(jiān)硬的巖石為基巖，采取此種工藝可以結(jié)合鉆井深度和地層情況，快速、精準(zhǔn)的開孔，實(shí)現(xiàn)鉆孔的目的。其中，泵壓根據(jù)泥漿粘度、鉆孔間隙、孔深等調(diào)整。此種技術(shù)對(duì)于監(jiān)測(cè)井地層和深度的適應(yīng)性非常強(qiáng)，但是其鉆進(jìn)效率非常低，在破碎帶或巖溶發(fā)育地段鉆進(jìn)時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生漏漿現(xiàn)象，易造成卡鉆、埋鉆事故。

4 結(jié)語

鉆探技術(shù)是井下水文監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)技術(shù)，在一定程度上影響了井下水監(jiān)測(cè)效果和監(jiān)測(cè)質(zhì)量，在井下水監(jiān)測(cè)井施工前必須根據(jù)施工類型選擇相應(yīng)的鉆探工藝，這樣才能確保監(jiān)測(cè)井質(zhì)量和后期井下水文監(jiān)測(cè)的質(zhì)量。因此，科學(xué)合理地選擇鉆探技術(shù)對(duì)井下水監(jiān)測(cè)有著重要的意義，我們必須重視施工源頭控制，不斷提升井下水文監(jiān)測(cè)的質(zhì)量。