注水試驗在煤田水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用.doc

注水試驗在煤田水文地質(zhì)勘查中的應(yīng)用摘要：本文就鉆孔注水試驗在煤田水文地質(zhì)勘探中應(yīng)用進行總結(jié)分析，并就應(yīng)用注水試驗資料計算含水層水文地質(zhì)參數(shù)及注意事項進行了探討。關(guān)鍵詞：注水試驗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，取得煤層開采主要充水含水層水文地質(zhì)參數(shù)，為評價礦井開采時涌水量計算提供依據(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，礦山企業(yè)也要求井田深部的水文地質(zhì)勘探時，布置了一定的鉆孔抽水試驗孔，以查明井田深部的水文地質(zhì)條件。在這些抽水試驗鉆孔中，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，個別距采空區(qū)近的抽水鉆孔，水位深度達到1000余米，而同時鉆孔水量較小，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問題。某省煤田地質(zhì)局二隊在煤礦的煤田地質(zhì)勘查中，就遇到抽水鉆孔在煤礦采空區(qū)附近、水位深達1000余米，鉆孔水量小，抽水難以進行的難題，后與甲方協(xié)商，采用注水試驗的方法，解決了深水位鉆孔抽水試驗的難題。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，有時間接通過巖石破碎地帶進入礦井，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)計要求進行二1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、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進行了二次注水試驗。本文僅討論山西組（p1s）砂巖注水試驗。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，采用鉛粉油浸泡過的盤根線纏在套管底端，坐在人工臺階上，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)壓力達到5mpa，保持4個小時，經(jīng)檢驗，止水效果達到要求。考慮到該孔二1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，達到了預(yù)期的效果，可以進行鉆孔注水試驗。5、注水試驗的設(shè)備1205孔注水試驗采用水管直接向孔內(nèi)注水方法進行。先用水泵將清水先送至1m3水箱，在水箱的出口處接計量水表，在計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，在測量水位時用測井電纜做導(dǎo)線，用萬能表測量顯示探頭是否接觸水位，保證了水位測量的準確可靠。6、注水試驗co2洗井結(jié)束后，從2010年10月6日21時30分開始觀測恢復(fù)水位，水位深度為740米，至2010年10月10日7時結(jié)束，水位穩(wěn)定26小時，水位穩(wěn)定在1094.05m深度。2010年10月10日16時30分開始注水試驗，至2010年10月11日7時結(jié)束，歷時12個小時30分鐘，注水量、水位穩(wěn)定時間均達8小時以上，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時停止注水，開始觀測水位孔深至2010年10月11日11時結(jié)束，水位逐漸下降至18.28m深度。7、注水試驗資料的應(yīng)用從1205孔山西組砂巖含水層注水試驗資料分析，該含水層水文地質(zhì)參數(shù)的計算，適用于地下水動力學(xué)中完整井的水文地質(zhì)參數(shù)的計算公式。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)評價依據(jù)。8、注水試驗評價1205孔注水試驗從止水、套管下入、洗孔、恢復(fù)水位、注水試驗的過程分析，1205孔注水試驗基本達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孔注水試驗的注水水頭高度，僅有一個，從含水層參數(shù)的計算和抽（注）水規(guī)程要求應(yīng)為三個，更利于從含水層參數(shù)的計算和對比，為評價礦井開采時涌水量計算提供更加接