礦區(qū)的水文地質(zhì)鉆探技術(shù)

      近年來隨著經(jīng)濟(jì)總量的提升和科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，我國各行各業(yè)的能量消耗也越來越大，因此能源產(chǎn)業(yè)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)目前我國很多國有大型煤礦已經(jīng)開始擴(kuò)建，其開采深度也在逐步加大，然而我國很多地區(qū)地下水含量豐富，賦存條件復(fù)雜，而且很多地質(zhì)工作者綜合素質(zhì)偏低，漏測或不測現(xiàn)象嚴(yán)重，嚴(yán)重歪曲了含水層、隔水層的滲透特征、富水程度以及水層的埋藏深度、厚度、巖性、空隙率和分布狀況等真實(shí)信息，導(dǎo)致勘察報(bào)告與現(xiàn)場實(shí)際情況嚴(yán)重不符。這就給煤礦的礦井建設(shè)和后期生產(chǎn)造成了極大的安全隱患。一般來說礦區(qū)的水文地質(zhì)勘察工作主要包括五大部分內(nèi)容，即水文地質(zhì)測繪、水文地質(zhì)鉆探、現(xiàn)場抽水試驗(yàn)、地下水位動(dòng)態(tài)觀測以及實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，其中水文地質(zhì)鉆探技術(shù)操作方便、經(jīng)濟(jì)可靠，在礦區(qū)的水文地質(zhì)勘察工作中應(yīng)用廣泛。本文通過分析當(dāng)前我國礦區(qū)水文地質(zhì)鉆孔施工中存在的主要問題，從水文地質(zhì)鉆孔的布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及水文地質(zhì)觀測工作等角度出發(fā)，研究了有效的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)于提高水文地質(zhì)鉆探的施工效率，有效防治水害，保證礦區(qū)的安全生產(chǎn)和正常施工具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.我國礦區(qū)水文地質(zhì)鉆探中存在的主要問題

一般來說礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，特別是遇到斷層、溶洞等復(fù)雜條件時(shí)，再加上現(xiàn)場技術(shù)人員綜合素質(zhì)偏低，鉆機(jī)設(shè)備落后等原因，礦區(qū)的水文地質(zhì)鉆探將會(huì)非常困難，由此產(chǎn)生的問題也非常多，最終導(dǎo)致鉆進(jìn)效率低下，比如卡鉆、掉鉆現(xiàn)象嚴(yán)重，鉆頭無法均勻鉆進(jìn)等。

1.1 現(xiàn)場作業(yè)人員綜合素質(zhì)偏低

目前我國大部分礦區(qū)水文地質(zhì)鉆探工程施工的從業(yè)人員綜合素質(zhì)偏低?，F(xiàn)場負(fù)責(zé)或管理人員職業(yè)道德休養(yǎng)偏低，工作態(tài)度懶散，對(duì)于國家有關(guān)的建筑法律、法規(guī)、規(guī)范不了解或者不熟悉，不能及時(shí)的貫徹和執(zhí)行到每一個(gè)鉆孔中去，使得施工作業(yè)人員盲目施工。而且有些技術(shù)人員對(duì)于后期的勘察報(bào)告編寫也是草草了事，比如在沒有進(jìn)行測井參數(shù)對(duì)比的情況下就隨意繪制水文地質(zhì)觀測曲線，隨意編造含水層的滲透、含水特征參數(shù)，導(dǎo)致勘察報(bào)告與現(xiàn)場實(shí)際情況嚴(yán)重不符等?，F(xiàn)場作業(yè)人員大部分是農(nóng)民工，往往沒有受過良好的教育和正規(guī)的職業(yè)技能培訓(xùn)，在施工過程中往往是怎樣方便怎樣施工，最終導(dǎo)致取樣不合格，現(xiàn)場原位測試結(jié)果不準(zhǔn)確等。

1.2 鉆機(jī)設(shè)備選型不當(dāng)，質(zhì)量問題突出

當(dāng)前我國很多礦區(qū)的水文地質(zhì)現(xiàn)場鉆探作業(yè)都是由分包人員負(fù)責(zé)，因此為了節(jié)約施工成本，增加經(jīng)濟(jì)利潤，往往不根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)巖石的鉆機(jī)難易程度進(jìn)行鉆機(jī)參數(shù)選型，不嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的鉆探工藝施工，導(dǎo)致鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、鉆速以及鉆壓等參數(shù)的匹配調(diào)整不到所需的要求，影響鉆進(jìn)效率；鉆機(jī)由于多年磨損也總是問題百出，比如鉆頭切削刃布齒、復(fù)合片損壞嚴(yán)重，泥漿泵效率低下，泵量、泵壓達(dá)不到鉆進(jìn)要求等。

1.3 礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜，作業(yè)條件差

礦區(qū)的水文地質(zhì)條件一般都比較復(fù)雜，在水文地質(zhì)鉆探的過程中可能會(huì)遇到斷層裂隙、巖溶等復(fù)雜地質(zhì)條件，以及老窯和廢棄礦井等人為形成的儲(chǔ)水環(huán)境。對(duì)于裂隙發(fā)育程度比較高的地層來說，其巖石結(jié)構(gòu)完整性比較差，而且有時(shí)會(huì)含有大量的水分，水力連通關(guān)系復(fù)雜，極大降低了鉆機(jī)的鉆進(jìn)效率，致使鉆頭不能均勻的鉆取巖石，清水泥漿漏失，泥土充填裂隙而不能有效被排出孔外，還極易出現(xiàn)鉆頭損壞、卡鉆、掉鉆、埋鉆等現(xiàn)象，最終導(dǎo)致嚴(yán)重安全事故的發(fā)生；對(duì)于老窯、廢棄礦井水來說，由于長期處于死水狀態(tài)，其內(nèi)部滯留大量的有毒有害氣體，鉆機(jī)一旦鉆通就可能對(duì)現(xiàn)場作業(yè)人員的生命安全構(gòu)成極大威脅。

2 優(yōu)化礦區(qū)水文地質(zhì)鉆探的有效措施

礦區(qū)水文地質(zhì)鉆探技術(shù)的好壞直接影響到施工企業(yè)的切身利益和從業(yè)人員的生命財(cái)產(chǎn)安全，因此有必要研究出更為合理有效的措施，來優(yōu)化礦區(qū)的水文地質(zhì)鉆探技術(shù)。由于影響礦區(qū)水文地質(zhì)鉆探技術(shù)的因素很多，因此其優(yōu)化措施也是多方面的，主要包括做好鉆機(jī)設(shè)備的選型，優(yōu)化鉆孔布置，加強(qiáng)對(duì)施工作業(yè)人員及現(xiàn)場管理人員的教育培訓(xùn)等。

2.1 做好鉆機(jī)設(shè)備的選型

鉆機(jī)設(shè)備的好壞以及選型的合適與否直接影響著鉆機(jī)的鉆機(jī)效率，因此一定要根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)巖石的鉆機(jī)難易程度進(jìn)行鉆機(jī)參數(shù)的選型，必須要選用先進(jìn)的鉆進(jìn)設(shè)備，比如正反向一體化鉆頭；同時(shí)還要注意鉆機(jī)設(shè)備的保養(yǎng)和更換，對(duì)于磨損嚴(yán)重的鉆頭、泥漿泵要及時(shí)更換，保證鉆機(jī)按最大效率工作。

2.2 優(yōu)化鉆機(jī)鉆進(jìn)的施工工藝

鉆機(jī)的鉆進(jìn)施工工藝也是影響鉆機(jī)效率的重要因素。在鉆機(jī)施工過程中要注意觀察和記錄鉆孔中水位的變化、沖洗液的消耗和漏失情況、涌水位置和涌水量、水溫的異常以及鉆具掉落的層位和深度。根據(jù)泥漿的翻漿速度、顏色適時(shí)改變鉆進(jìn)策略，當(dāng)遇到斷層破碎帶、溶洞時(shí)，要準(zhǔn)確判斷聚水量和水力連通關(guān)系，注意使用適當(dāng)長度的短鉆桿或巖心管，有效保持鉆具的剛性鉆進(jìn)進(jìn)度，同時(shí)還要按照起拔鉆進(jìn)工藝施工，防止裂隙中的巖塊掉落造成卡鉆，泥沙、碎屑不能順利排出孔外時(shí)造成埋鉆，或是鉆頭在溶洞中甩開脫落導(dǎo)致掉鉆。

2.3 優(yōu)化鉆孔布置

一般來說礦區(qū)的水文地質(zhì)鉆探鉆孔可以分為勘探孔、試驗(yàn)孔、觀測孔、開采孔以及探放水孔五類。各類鉆孔的布置在滿足能夠準(zhǔn)確獲得礦區(qū)水文地質(zhì)資料的同時(shí)，應(yīng)盡量減少工程量，降低工程成本，縮短工期。所以在水文地質(zhì)鉆探之前，要收集整理當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件和物探資料，然后按照先疏后密、點(diǎn)線、深淺結(jié)合的原則進(jìn)行布孔，同時(shí)還要盡量做到一孔多用。水文地質(zhì)鉆孔的孔深、孔徑的設(shè)計(jì)還要考慮鉆孔類型、預(yù)計(jì)出水量、井管以及過濾器類型的要求。對(duì)于含水的基巖層或巖溶地區(qū)，鉆孔應(yīng)穿透含水層或巖溶發(fā)育帶。

2.4 加強(qiáng)對(duì)施工作業(yè)人員及現(xiàn)場管理人員的教育培訓(xùn)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，高科技成果在礦區(qū)水文地質(zhì)勘察工作中應(yīng)用的也越來越多，施工設(shè)備的機(jī)械化、自動(dòng)化程度的提高，對(duì)現(xiàn)場管理和從業(yè)人員的文化素質(zhì)和技術(shù)水平的要求也相應(yīng)提高，除了要掌握一定的理論知識(shí)以外，還要熟悉相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范和操作規(guī)程，這樣就必須加強(qiáng)從業(yè)人員的教育培訓(xùn)工作。教育培訓(xùn)的內(nèi)容要做到適時(shí)、適地、方式多樣，嚴(yán)格、嚴(yán)謹(jǐn)講求實(shí)效，目的在于強(qiáng)化他們的操作技能和自我防護(hù)意識(shí)，避免在鉆探工作過程中一旦發(fā)生突水或有害氣體泄漏，對(duì)其造成重大的傷害。

結(jié) 語

礦區(qū)的水文地質(zhì)鉆探工作是一項(xiàng)系統(tǒng)復(fù)雜的工程，要求廣大設(shè)計(jì)和施工人員不僅要掌握較高理論知識(shí)和操作技能，還有具備較好的職業(yè)道德修養(yǎng)，認(rèn)真做好水文地質(zhì)鉆孔的布置，按照鉆進(jìn)設(shè)備及具體地質(zhì)情況，改變施工工藝，切實(shí)提高鉆進(jìn)工作效率。同時(shí)還有注意現(xiàn)場操作的規(guī)范性，保證原位測試實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度及取樣的合理性，切實(shí)提高水文地質(zhì)堪查報(bào)告的質(zhì)量，為礦區(qū)水害的預(yù)防和治理提供科學(xué)可靠的依據(jù)。