注水試驗(yàn)在煤田水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用.doc

注水試驗(yàn)在煤田水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用摘要：本文就鉆孔注水試驗(yàn)在煤田水文地質(zhì)勘探中應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)分析，并就應(yīng)用注水試驗(yàn)資料計(jì)算含水層水文地質(zhì)參數(shù)及注意事項(xiàng)進(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：注水試驗(yàn)注水鉆孔含水層水文地質(zhì)參數(shù)1、引言在煤田地質(zhì)勘察中，為查明煤田開采的地質(zhì)條件，一般都布置一定工作量的水文地質(zhì)勘查工作，尤其在煤田勘探階段，布置水文地質(zhì)勘查工作量比較大，如遇到煤田水文地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)布置的水文地質(zhì)勘查工作量更多。所以，在煤田勘探階段布置大量的鉆孔抽水試驗(yàn)，取得煤層開采主要充水含水層水文地質(zhì)參數(shù)，為評(píng)價(jià)礦井開采時(shí)涌水量計(jì)算提供依據(jù)，成為煤田勘探階段查明煤田開采水文地質(zhì)條件的一項(xiàng)重要勘探工作。但是，隨著煤炭資源的開發(fā)，大部分煤田都已開采，整裝未開采的煤田愈來愈少。在已開采的煤田，由于開采技術(shù)的進(jìn)步，開采深度也愈來愈深，有相當(dāng)一部分煤田的開采接近已有勘探的范圍，所以近些年來，這些煤田需要進(jìn)行深部的勘探，尋找接替資源，以滿足礦井開采的需求。而向礦井深部勘探的同時(shí)，礦山企業(yè)也要求井田深部的水文地質(zhì)勘探時(shí)，布置了一定的鉆孔抽水試驗(yàn)孔，以查明井田深部的水文地質(zhì)條件。在這些抽水試驗(yàn)鉆孔中，一些抽水鉆孔接近礦井開采的采空區(qū)，由于礦井排水疏干的影響，出現(xiàn)了抽水鉆孔水位深度大，個(gè)別距采空區(qū)近的抽水鉆孔，水位深度達(dá)到1000余米，而同時(shí)鉆孔水量較小，用一般的抽水方法和抽水工具難以解決這種水位深度大的抽水試驗(yàn)問題。某省煤田地質(zhì)局二隊(duì)在煤礦的煤田地質(zhì)勘查中，就遇到抽水鉆孔在煤礦采空區(qū)附近、水位深達(dá)1000余米，鉆孔水量小，抽水難以進(jìn)行的難題，后與甲方協(xié)商，采用注水試驗(yàn)的方法，解決了深水位鉆孔抽水試驗(yàn)的難題。2、宜洛煤田的地質(zhì)、水文地質(zhì)及注水鉆孔概況宜洛煤田的地層自上而下有第四系、三疊系、二疊系、石炭系、寒武系地層。該煤田有宜洛煤礦李溝井，開采的煤層主要是山西組（p2s）二1煤層。影響二1煤開采的直接含水層有二1煤頂板砂巖含水層和底板太原群灰?guī)r、寒武系灰?guī)r含水層。二1煤頂板砂巖以細(xì)粒砂巖為主、夾薄層中砂巖，為承壓裂隙水，含水性較弱，透水性較差，對(duì)礦井開采影響不大。太原群灰?guī)r該礦區(qū)厚度6米左右，巖溶裂隙不發(fā)育，富水性差，對(duì)礦井開采影響不大。因寒武系灰?guī)r距二1煤層僅有35米，有時(shí)間接通過巖石破碎地帶進(jìn)入礦井，但水量一般在520m3/h。因宜洛煤田深部勘探需要布置1205孔，該孔距宜洛煤礦李溝井1000余m，設(shè)計(jì)要求進(jìn)行二1煤頂板砂巖水和太原群灰?guī)r水各抽水一次，以了解煤田二1煤開采的充水含水層的水文地質(zhì)參數(shù)。3、注水鉆孔的地層、含水層情況1205鉆孔揭露地層，06.70m為第四系地層為，6.74389m為三疊系地層，389.411197.27m為二疊系地層，1197.271217.5m為石炭系地層。其中1106.3m至1182.85m為山西組（p2s）地層，厚度76.55m。該組含水層厚59.08m，巖性以細(xì)、粗砂巖為主，夾有一層1.15m中砂巖，為二1煤頂板含水層，含水性、導(dǎo)水性總體偏弱。該孔在山西組（p1s）砂巖和石炭系太原群（c2t）灰?guī)r進(jìn)行了二次注水試驗(yàn)。本文僅討論山西組（p1s）砂巖注水試驗(yàn)。4、注水鉆孔的結(jié)構(gòu)、止水、洗井情況宜洛煤田1205注水鉆孔的孔徑為0至200m為150m/m直徑，200m至1182.85m為110m/m直徑。在注水中，為了防止鉆孔其它含水層與山西組含水層聯(lián)通，太原群灰?guī)r含水層注水試驗(yàn)結(jié)束后，用水泥至 1183 m, 把太原群灰?guī)r含水層封閉。在1107.33m至1114.48m山西組砂巖含水層上部的砂質(zhì)泥巖段用水泥封閉，水泥凝固后用89m/m巖芯管透開，形成臺(tái)階。然后下入127m/m套管至194.13m，89m/m套管至1107.33m，127m/m套管與89m/m套管用變徑接頭連接。在下入套管時(shí)，采用鉛粉油浸泡過的盤根線纏在套管底端，坐在人工臺(tái)階上，形成0.25m的止水段，把鉆孔上部與山西組（p1s）砂巖含水層隔離。接者采用泥漿泵壓入清水試壓，使孔內(nèi)壓力達(dá)到5mpa，保持4個(gè)小時(shí)，經(jīng)檢驗(yàn)，止水效果達(dá)到要求?？紤]到該孔二1煤頂板砂含水性差，該區(qū)又受宜洛煤礦李溝井排水疏干影響，水位深度大，用水泵或壓風(fēng)機(jī)洗井效果不理想，所以采用co2洗井。洗井前，用清水沖孔至水清，向含水層段注入焦磷酸鈉溶液浸泡破壞孔壁泥皮，提高洗井效果。焦磷酸鈉浸泡孔壁 12小時(shí)后，下入鉆桿至597.67m，通過鉆桿壓入co2 27瓶，1分鐘后井噴持續(xù)5分鐘。第二次co2洗井，將鉆桿下至895.4m，注入co2 24瓶，7分鐘后井噴，持續(xù)7分鐘。第三次co2洗井，將鉆桿下入孔內(nèi)1166.3m處，壓入co2 39瓶，10分鐘后井噴，持續(xù)13分鐘。第一、二次co2洗井初期水較混，后期變清，第三次洗井水已變清，達(dá)到了預(yù)期的效果，可以進(jìn)行鉆孔注水試驗(yàn)。5、注水試驗(yàn)的設(shè)備1205孔注水試驗(yàn)采用水管直接向孔內(nèi)注水方法進(jìn)行。先用水泵將清水先送至1m3水箱，在水箱的出口處接計(jì)量水表，在計(jì)量水表的另一端接注水水管至孔內(nèi)?？紤]到該孔水位深度大，在測(cè)量水位時(shí)用測(cè)井電纜做導(dǎo)線，用萬能表測(cè)量顯示探頭是否接觸水位，保證了水位測(cè)量的準(zhǔn)確可靠。6、注水試驗(yàn)co2洗井結(jié)束后，從2010年10月6日21時(shí)30分開始觀測(cè)恢復(fù)水位，水位深度為740米，至2010年10月10日7時(shí)結(jié)束，水位穩(wěn)定26小時(shí)，水位穩(wěn)定在1094.05m深度。2010年10月10日16時(shí)30分開始注水試驗(yàn)，至2010年10月11日7時(shí)結(jié)束，歷時(shí)12個(gè)小時(shí)30分鐘，注水量、水位穩(wěn)定時(shí)間均達(dá)8小時(shí)以上，注水量穩(wěn)定在0.03升/分，水位穩(wěn)定在18.22m深度。2010年10月11日7時(shí)停止注水，開始觀測(cè)水位孔深至2010年10月11日11時(shí)結(jié)束，水位逐漸下降至18.28m深度。7、注水試驗(yàn)資料的應(yīng)用從1205孔山西組砂巖含水層注水試驗(yàn)資料分析，該含水層水文地質(zhì)參數(shù)的計(jì)算，適用于地下水動(dòng)力學(xué)中完整井的水文地質(zhì)參數(shù)的計(jì)算公式。式中hw-h0為水位升高值，rw為孔徑，r為注水影響半徑。m為含水層厚度，q為注水量，k為滲透系數(shù)。將注水試驗(yàn)資料代入式中，可取得山西組砂巖含水層的水文地質(zhì)參數(shù)，為礦井開采提供水文地質(zhì)評(píng)價(jià)依據(jù)。8、注水試驗(yàn)評(píng)價(jià)1205孔注水試驗(yàn)從止水、套管下入、洗孔、恢復(fù)水位、注水試驗(yàn)的過程分析，1205孔注水試驗(yàn)基本達(dá)到了取得山西組砂巖含水層的水文地質(zhì)參數(shù)的目的。但1205孔注水試驗(yàn)的注水水頭高度，僅有一個(gè)，從含水層參數(shù)的計(jì)算和抽（注）水規(guī)程要求應(yīng)為三個(gè)，更利于從含水層參數(shù)的計(jì)算和對(duì)比，為評(píng)價(jià)礦井開采時(shí)涌水量計(jì)算提供更加接