礦區的水文地質鉆探技術

      近年來隨著經濟總量的提升和科學技術水平的發展，我國各行各業的能量消耗也越來越大，因此能源產業也得到了突飛猛進的發展。據統計目前我國很多國有大型煤礦已經開始擴建，其開采深度也在逐步加大，然而我國很多地區地下水含量豐富，賦存條件復雜，而且很多地質工作者綜合素質偏低，漏測或不測現象嚴重，嚴重歪曲了含水層、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信息，導致勘察報告與現場實際情況嚴重不符。這就給煤礦的礦井建設和后期生產造成了極大的安全隱患。一般來說礦區的水文地質勘察工作主要包括五大部分內容，即水文地質測繪、水文地質鉆探、現場抽水試驗、地下水位動態觀測以及實驗室試驗，其中水文地質鉆探技術操作方便、經濟可靠，在礦區的水文地質勘察工作中應用廣泛。本文通過分析當前我國礦區水文地質鉆孔施工中存在的主要問題，從水文地質鉆孔的布置、結構設計以及水文地質觀測工作等角度出發，研究了有效的應對措施，對于提高水文地質鉆探的施工效率，有效防治水害，保證礦區的安全生產和正常施工具有非常重要的現實意義。

1.我國礦區水文地質鉆探中存在的主要問題

一般來說礦區水文地質條件復雜，特別是遇到斷層、溶洞等復雜條件時，再加上現場技術人員綜合素質偏低，鉆機設備落后等原因，礦區的水文地質鉆探將會非常困難，由此產生的問題也非常多，最終導致鉆進效率低下，比如卡鉆、掉鉆現象嚴重，鉆頭無法均勻鉆進等。

1.1 現場作業人員綜合素質偏低

目前我國大部分礦區水文地質鉆探工程施工的從業人員綜合素質偏低。現場負責或管理人員職業道德休養偏低，工作態度懶散，對于國家有關的建筑法律、法規、規范不了解或者不熟悉，不能及時的貫徹和執行到每一個鉆孔中去，使得施工作業人員盲目施工。而且有些技術人員對于后期的勘察報告編寫也是草草了事，比如在沒有進行測井參數對比的情況下就隨意繪制水文地質觀測曲線，隨意編造含水層的滲透、含水特征參數，導致勘察報告與現場實際情況嚴重不符等。現場作業人員大部分是農民工，往往沒有受過良好的教育和正規的職業技能培訓，在施工過程中往往是怎樣方便怎樣施工，最終導致取樣不合格，現場原位測試結果不準確等。

1.2 鉆機設備選型不當，質量問題突出

當前我國很多礦區的水文地質現場鉆探作業都是由分包人員負責，因此為了節約施工成本，增加經濟利潤，往往不根據礦區水文地質巖石的鉆機難易程度進行鉆機參數選型，不嚴格按照標準的鉆探工藝施工，導致鉆機轉速、鉆速以及鉆壓等參數的匹配調整不到所需的要求，影響鉆進效率；鉆機由于多年磨損也總是問題百出，比如鉆頭切削刃布齒、復合片損壞嚴重，泥漿泵效率低下，泵量、泵壓達不到鉆進要求等。

1.3 礦區水文地質條件復雜，作業條件差

礦區的水文地質條件一般都比較復雜，在水文地質鉆探的過程中可能會遇到斷層裂隙、巖溶等復雜地質條件，以及老窯和廢棄礦井等人為形成的儲水環境。對于裂隙發育程度比較高的地層來說，其巖石結構完整性比較差，而且有時會含有大量的水分，水力連通關系復雜，極大降低了鉆機的鉆進效率，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，還極易出現鉆頭損壞、卡鉆、掉鉆、埋鉆等現象，最終導致嚴重安全事故的發生；對于老窯、廢棄礦井水來說，由于長期處于死水狀態，其內部滯留大量的有毒有害氣體，鉆機一旦鉆通就可能對現場作業人員的生命安全構成極大威脅。

2 優化礦區水文地質鉆探的有效措施

礦區水文地質鉆探技術的好壞直接影響到施工企業的切身利益和從業人員的生命財產安全，因此有必要研究出更為合理有效的措施，來優化礦區的水文地質鉆探技術。由于影響礦區水文地質鉆探技術的因素很多，因此其優化措施也是多方面的，主要包括做好鉆機設備的選型，優化鉆孔布置，加強對施工作業人員及現場管理人員的教育培訓等。

2.1 做好鉆機設備的選型

鉆機設備的好壞以及選型的合適與否直接影響著鉆機的鉆機效率，因此一定要根據礦區水文地質巖石的鉆機難易程度進行鉆機參數的選型，必須要選用先進的鉆進設備，比如正反向一體化鉆頭；同時還要注意鉆機設備的保養和更換，對于磨損嚴重的鉆頭、泥漿泵要及時更換，保證鉆機按最大效率工作。

2.2 優化鉆機鉆進的施工工藝

鉆機的鉆進施工工藝也是影響鉆機效率的重要因素。在鉆機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。根據泥漿的翻漿速度、顏色適時改變鉆進策略，當遇到斷層破碎帶、溶洞時，要準確判斷聚水量和水力連通關系，注意使用適當長度的短鉆桿或巖心管，有效保持鉆具的剛性鉆進進度，同時還要按照起拔鉆進工藝施工，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造成埋鉆，或是鉆頭在溶洞中甩開脫落導致掉鉆。

2.3 優化鉆孔布置

一般來說礦區的水文地質鉆探鉆孔可以分為勘探孔、試驗孔、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確獲得礦區水文地質資料的同時，應盡量減少工程量，降低工程成本，縮短工期。所以在水文地質鉆探之前，要收集整理當地的水文地質條件和物探資料，然后按照先疏后密、點線、深淺結合的原則進行布孔，同時還要盡量做到一孔多用。水文地質鉆孔的孔深、孔徑的設計還要考慮鉆孔類型、預計出水量、井管以及過濾器類型的要求。對于含水的基巖層或巖溶地區，鉆孔應穿透含水層或巖溶發育帶。

2.4 加強對施工作業人員及現場管理人員的教育培訓

隨著科學技術的進步和社會的發展，高科技成果在礦區水文地質勘察工作中應用的也越來越多，施工設備的機械化、自動化程度的提高，對現場管理和從業人員的文化素質和技術水平的要求也相應提高，除了要掌握一定的理論知識以外，還要熟悉相應的技術規范和操作規程，這樣就必須加強從業人員的教育培訓工作。教育培訓的內容要做到適時、適地、方式多樣，嚴格、嚴謹講求實效，目的在于強化他們的操作技能和自我防護意識，避免在鉆探工作過程中一旦發生突水或有害氣體泄漏，對其造成重大的傷害。

結 語

礦區的水文地質鉆探工作是一項系統復雜的工程，要求廣大設計和施工人員不僅要掌握較高理論知識和操作技能，還有具備較好的職業道德修養，認真做好水文地質鉆孔的布置，按照鉆進設備及具體地質情況，改變施工工藝，切實提高鉆進工作效率。同時還有注意現場操作的規范性，保證原位測試實驗的準確度及取樣的合理性，切實提高水文地質堪查報告的質量，為礦區水害的預防和治理提供科學可靠的依據。