李 陽(yáng)

（甘肅礦田地質(zhì)局一四六隊(duì)，甘肅 平?jīng)?744000 ）

某礦產(chǎn)地處隴東礦田，礦井含礦地層為侏羅系延安組，礦層埋藏深、厚度大（平均16m），礦層頂板賦存有多個(gè)含水層，在前期建井中受地下水水害威脅較為嚴(yán)重，特別是白堊系洛河組承壓含水層是對(duì)礦井威脅最為嚴(yán)重的充水含水層，其分布范圍廣、厚度大（均厚達(dá)400m）、承壓水頭高、富水性強(qiáng)、距離主采8礦層近。

在礦田勘探期間與建礦初期一直將白堊系下，統(tǒng)洛河組作為一個(gè)內(nèi)部具有統(tǒng)一水位、上下水力聯(lián)系密切的巨厚砂巖含水層整體進(jìn)行研究；隨著鄰近礦區(qū)開采實(shí)際情況，以及對(duì)洛河組含水層進(jìn)一步的探查中，認(rèn)識(shí)的洛河組含水層在垂向上存在一定的差異性，并且礦層采動(dòng)導(dǎo)水裂隙帶已穿透洛河組下段含水層，波及到洛河組上段含水層，是下伏礦層開采的主要水害威脅。

1 概況

本文以某礦礦首采工作面白堊系洛河組含水層水文補(bǔ)充勘探為例，通過(guò)施工兩個(gè)水文地質(zhì)鉆孔的施工，并完成取芯、巖樣力學(xué)測(cè)試、抽水與水力連通試驗(yàn)、水文地質(zhì)測(cè)井、流量測(cè)井、水質(zhì)分析、水文長(zhǎng)觀系統(tǒng)建立等工作，獲取得洛河組含水層水文地質(zhì)參數(shù)；分析白堊系洛河組含水層的巖性構(gòu)成與水文地質(zhì)特征，研究洛河組含水層垂向差異性、垂向水力聯(lián)系等問(wèn)題，為礦井防治水技術(shù)對(duì)策制定提供重要依據(jù)。

2 水文地質(zhì)勘探工作

見表1。

1#、2#鉆孔的結(jié)構(gòu)參數(shù)見表2。

表1 實(shí)際完成工作量

表2 鉆孔孔徑和套管設(shè)計(jì)參數(shù)

3 洛河組含水層精細(xì)劃分

本次重點(diǎn)是探查白堊系洛河組含水層，各含水段的水文地質(zhì)特征及其垂向水力聯(lián)系。為此，參照中礦科工集團(tuán)西安研究院有限公司在彬長(zhǎng)礦區(qū)對(duì)洛巨厚河組含水層的研究提出的“二分法”劃分，結(jié)合本次施工的1#采取的巖芯情況及兩口井測(cè)井曲線，對(duì)照以往鉆孔測(cè)井資料，將洛河組含水層劃分為中上段和下段。

3.1 巖芯鑒定分段

通過(guò)巖心鑒定分析，鉆孔中423.00～692.67m層段巖性以巨厚層狀中、粗砂巖為主，細(xì)砂巖次之，局部夾少量薄層泥巖，為富水性較強(qiáng)，將此段劃分為洛河組中上段；692.67～802.00m層段巖性為砂、泥巖互層，以薄層砂巖為主，泥巖層明顯增多，且砂巖類泥質(zhì)膠結(jié)含量增多，砂巖富水性弱。

3.2 1#、2#鉆孔測(cè)井曲線分析

經(jīng)過(guò)對(duì)2口井測(cè)井曲線中自然γ曲線對(duì)比分析，洛河組中上段與下段自然γ平均值所反映結(jié)果有較為明顯的變化，即洛河組下段地層自然γ平均值偏大于其上一段地層平均測(cè)值，約高出20%～25%，與鉆孔巖心鑒定結(jié)果基本一致。1#、2#鉆孔洛河組上下段測(cè)井曲線對(duì)比見圖1。

圖1 1#(左)、2#(右)鉆孔洛河組上、下段測(cè)井曲線對(duì)比圖

3.3 以往測(cè)井資料分析

由于施工了2口井，不能充分反映洛河組中上段與下段在自然γ曲線可以作為劃分依據(jù)；為此，收集本次施工的2口井附近以往施工的K44、K41、K40、K39、K33、K32、201等7個(gè)鉆孔測(cè)井資料，并對(duì)測(cè)井資料進(jìn)行對(duì)比分析，在洛河組下段測(cè)井曲線自然γ平均值均偏大于其上段地層自然γ平均值，進(jìn)一步說(shuō)明在1#、2#號(hào)鉆孔區(qū)域附近的洛河組地層上下段巖性在垂向上還是存在一定差異性，雖沒有明顯的區(qū)域隔水層，但下段地層泥質(zhì)巖類地層增多，砂巖類地層泥質(zhì)含量明顯增多，劃分為弱富水性地層。具體曲線對(duì)比情況見圖2。

圖2 首采工作面鉆孔洛河組上、下段測(cè)井曲線對(duì)比圖

4 洛河組含水層抽水和水力連通試驗(yàn)

為了獲得洛河組含水層水文地質(zhì)特征及垂向差異性，本次施工的2個(gè)鉆孔共完成7層次的抽水試驗(yàn)（4次單孔抽水試驗(yàn)和3次水力連通試驗(yàn)），抽水層段為洛河組含水層全段、中上段及下段。

4.1 洛河組全段單孔抽水試驗(yàn)

1#、2#孔分別進(jìn)行洛河組全段單孔抽水試驗(yàn)，并同步進(jìn)行了流量測(cè)井；最大單位用水量為：0.413l/s·m，最大滲透系數(shù)為：0.086m/d，富水性中等。

4.2 洛河組中上段單孔抽水試驗(yàn)

1#孔進(jìn)行洛河組中上段單孔抽水試驗(yàn)，最大單位用水量為：0.420l/s·m，最大滲透系數(shù)為：0.153m/d，富水性中等。

4.3 洛河組下段單孔抽水試驗(yàn)

2#孔進(jìn)行洛河組下段單孔抽水試驗(yàn)，最大單位用水量為：0.0169l/s·m，最大滲透系數(shù)為：0.010m/d，富水性較弱。

4.4 1#孔洛河組中上段抽水試驗(yàn)（含2#孔洛河組中上段水位觀測(cè)）

1#孔分三次降深抽洛河組中上段水，降深依次由大到小，最大抽水量為9.202l/s，最大降深22.24m。2#孔同步觀測(cè)洛河組中上段水位，觀測(cè)孔水位呈現(xiàn)出與抽水孔一致的水位降深、恢復(fù)趨勢(shì)，分析認(rèn)為1#、2#號(hào)井洛河組中上段同層之間水力聯(lián)系較為密切。

圖3 洛河組中上段多孔抽水試驗(yàn)Q—t、s—t曲線圖

4.5 1#孔洛河組中上段抽水連通試驗(yàn)（含2#孔洛河組下段水位觀測(cè)）

1#孔分三次降深抽洛河組中上段水，降深依次由大到小，最大抽水量為8.531l/s，最大降深22.50m。2#孔同步觀測(cè)洛河組下段水位，觀測(cè)結(jié)果水位變化不大（-0.06～0.50m），這表明洛河組中上段與下段的水力聯(lián)系很微弱。

圖4 1#孔洛河組中上段抽水連通試驗(yàn)Q—t、s—t曲線圖

5 結(jié)論

本文結(jié)合某礦礦洛河組含水層水文補(bǔ)充勘探施工實(shí)踐，主要有以下體會(huì)。

（1）參照彬長(zhǎng)礦區(qū)對(duì)于洛河組含水層“二分法”劃分方法，結(jié)合實(shí)物巖芯鑒定，分析測(cè)井曲線自然γ平均值變化，通過(guò)尋找其中的共性，將洛河組含水層劃分為中上段和下段，并通過(guò)抽水試驗(yàn)驗(yàn)證了劃分的合理性。

（2）通過(guò)本次水文補(bǔ)充勘探，巨厚洛河組含水層是可以劃分為中上段、下段，且通過(guò)抽水水力連通試驗(yàn)驗(yàn)證中上段與下段之間無(wú)明顯水力聯(lián)系，巨厚洛河組含水層在垂向上存在差異性。

（3）根據(jù)洛河組下段抽水試驗(yàn)結(jié)果顯示下段地層富水性較弱，可作為阻隔中上段含水層水進(jìn)入礦井的相對(duì)隔水層。

（4）本次只施工了2口水文勘探井，獲取的水文地質(zhì)特征及參數(shù)具有片面性，不能以點(diǎn)概面，建議在今后礦礦開采過(guò)程中進(jìn)一步開展水文地質(zhì)勘探，進(jìn)一步研究巨厚洛河組含水層垂向差異性，為礦礦防治水提供技術(shù)支撐。