矿区水文地质勘探讲义T212

第五章

矿区水文地质勘探

第一节矿区水文地质勘探阶段与方法 第二节矿区水文地质测绘 第三节矿区水文地质钻探 第四节矿区水文地质试验 第五节地下水动态观测 第六节矿区水文地质勘探成果阶段方法第一节矿区水文地质勘探阶段与方法(一)普查阶段

(二)详查阶段

(三)精查阶段1水文地质测绘2水文地质勘探3水文地质试验4水文地质观测5实验室试验、分析、鉴定

阶段与方法

一、矿区水文地质勘探阶段划分及基本要求

(一)普查阶段

任务：是初步了解矿区水文地质条件，根据自然地理、地质水文地质条件初步划分煤田水文地质类型，指明供水水源勘探方向，为矿区远景规划提供水文地质依据。要求:（1）通过区域水文地质测绘，钻孔简易水文地质观测，泉、井、钻孔的流量、水位、水温的动态观测及老窑和生产矿井水文地质资料的收集，初步了解工作区的自然地理条件；（2）了解地貌、第四纪地质及地质构造特征；

主要含水层和隔水层岩性、分布、厚度、水位 及泉的流量；（3）了解对煤层开采可能有重大影响的含水层 富水性；地下水的补给、径流、排泄条件;（4）了解生产矿井和老窑的分布、采空情况及水文地质情况；（5）了解供水水文地质条件，指出供水水源勘探 方向等。(二)详查阶段

任务: 是初步查明矿区水文地质条件，分析矿床充水因素，估算矿井涌水量，初步评价供水水源,预测可能引起的环境水文和工程质量问题，为矿区的总体规划或总体设计提供水文地质依据。

要求:详查阶段工作程度较普查阶段进一 步加深,工作手段投入更多，要求通过矿区水文地质测绘，水文地质观测，抽水试验等工作，初步查明普查阶段已初步了解的各类有关水文地质条件外，还要初步查明生产矿井和老窑采空区分布、积水、涌水量变化情况，分析矿床充水因素； 对矿区内可供利用的供水水源的水量、水质作出初步评价。(三)精查阶段任务:是查明井田水文地质条件、充水因素，预测矿井涌水量，提出矿井水防治及综合利用的建议，评价供水水源，预测因矿井排水和矿区供水引起的环境水文地质问，为矿井的设计提供水文地质依据。

要求:通过大比例尺的水文地质测绘、观 测、抽水试验等工作手段，查明直接井田直接和间接充水含水层的特征； 评价矿井充水因素，预测矿井涌水量；指出矿床开采过程中可能发生突水的层位和地段； 预测和评价矿井开采和排水可能引起的环境水文地质和工程地质问题,对井田内可供利用的地下水的水量、水质作出评价。二、矿区水文地质勘探方法和勘探工作程序

（一）矿区水文地质勘探方法矿区水文地质勘探方法：一般包括：水文地质测绘、水文地质勘探、水文地质试验、水文地质观测（地下水动态观测） 实验室试验、分析、鉴定等五类。参考1、水水文地地质测测绘水文地地质测测绘是是对工工作区区内的的水文文地质质现象象进进行实实地的的观察察、测测量、、描述述，并并绘制制成图图件，，以说说明地地下水水的形形成条条件、、赋存存状态态与运运动规规律.2、水文文地质质勘探探水文地地质勘勘探是是查明明水文文地质质条件件的重重要手段，，包括括水文文地质质钻探探、物物探、、化探探和坑坑探.其中钻钻探是是最基基本的的勘探探手段段。物探具具有速速度快快、成成本低低、设设备简简单等等优点点.常常采采用物物探先先行，，钻探探验证证的程程序来来提高高勘探探效率率和保保证勘勘探质质量。。参考3．水文文地质质试验验水文地地质试试验是是进行行地下下水定定量研研究，，获取取水文文地质质参数数的重重要手手段。。水文地地质试试验包包括抽抽水试试验、、井下下放水水试验验、注注水试试验、、压水水试验验、连连通试试验、、地下下水流流向、、流速速测定定等，，其中中最主主要的的是抽抽水试试验。。参考4．水文地地质观测测水文地质质观测又又称为地地下水动动态观测测，是研研究各种种地下水水要素随随时间变变化，阐阐明区内地下下水形成成和变化化规律，，进行水水位、水量、水水质评价价和预测测的重要要手段。。在矿区水水文地质质勘查中中，监测测矿区地地下水要要素随开开采活动动的变化化，对于于分析矿矿井充水条件件的变化化规律，，预测矿矿井突水水，判别别突水水水源和确确定突水水通道等等有着十十分重要要的意义义。参考5．实验室室试验分分析为取得地地下水水水质，岩岩石的物物理、水水理和力力学性质质指标，，岩石的的破坏和和溶蚀机机理等资资料，需需要采集集水、岩岩、土样样进行实实验室鉴鉴定、分分析和试试验，为为分析评评价矿区区水文地地质条件件提供重重要依据据，是重重要的水水文地质质工作手手段之一一。参考（二）矿矿区水文文地质勘勘探工作作程序水文地质质勘查，，应按一一定的工工作程序序，有计划、、有步骤骤地进行行，一般般应遵循循下述原原则。（1）勘查工工作应从从普查开开始，然然后进入入详查（初勘））和精查查（详勘勘）。就矿区水水文地质质勘查而而言，从从普查到到精查是一个工工作范围围由大到到小，工工作要求求由粗到到精，对对水文地地质条件件的认识识由表及及里、由由浅入深的过程程。各阶段有其其侧重的内内容和要求求，一般应应依次进行行。（2）勘查方法法的组织应应按测绘—勘探—试验—长期观测的的顺序安排排。前者是是后者的基基础，后者者是前者的的深入。。（3）勘勘查查工工程程量量的的投投入入，，应应根根据据具具体体条条件件由由少少到多多，，由由点点到到线线，，进进一一步步控控制制到到面面，，以以求求既既在在经济济技技术术上上合合理理可可行行，，又又保保证证勘勘查查成成果果的的质质量量.（4）每每一一勘勘查查阶阶段段都都应应按按准准备备工工作作、、野野外外施施工工和和室室内内总总结结三三段段时时期期进进行行。。准备备工工作作时时期期:应广广泛泛收收集集资资料料，，明明确确存存在在的的问问题题和和需需要要进进行行的的工工作作，，重重点点是是编编制制勘勘查查工工作作设设计计书书。。设计计书书内内容容应应包包括括：：勘查查区区的的范范围围；地质质及及水水文文地地质质概概况况;研究程度度和存在在问题;勘查阶段段的确定定;勘查任务务和要求求;勘查方法法的组织织、工程程量及布布置原则则和技术术要求，，预期成成果，时时间进度度、设备备计划、、人员组组织及经经济预算算等。设计书须须经有关关部门批批准后方方能实施施（包括括按设计计要求着着手具体体准备和和投入施施工.野外施工工时期:是按设计计要求进进行各项项水文地质勘查查工作。。施工中既既要坚持持先设计计后施工工，又要要注意各种勘查查方法的的有机配配合，更更应保证证每项工工程的施工质量量和加强强勘查资资料的综综合分析析，以便便及时发现问题题，采取取措施（（包括修修改设计计），保保证勘查成果果的质量量。室内工作作时期:是最后完完成勘查查任务的的关键时时期，主主要任务务是编制出出符合设设计要求求的水文文地质图图件和报报告书。。第二节矿矿区区水文地地质测绘绘一、水文文地质测测绘的目目的、任任务和工工作阶段段二二、、矿区水水文地质质测绘的的基基本内内容和要要求一、水文地质质测绘的的目的、、任务和和工作阶段段（一）水水文地质质测绘的的目的和和任务(二）水文地质质测绘的的（工作作阶段））1.准备工作作阶段2.野外工作阶段段3.室内工作阶段段（一）水文地地质测绘的目目的和任务观察地层的空空隙及其含水水性，确定含含水层和隔水层的岩性性结构、厚度度、分布、破破碎情况及其变化；判断含水层的的富水性，是是水文地质勘勘查的基础，其目的的是通过对地地下水天然和和人工露头点点，以及与地地下水有关的的自然地理、、地质现象的的调查观测，并并对所得的资资料进行分析析研究，找出出它们的内在联联系，用以评评价测区的水水文地质条件件，为地区规划或或专门性生产产建设提供水水文地质依据据。研究由含水水层补给的的各种地下下水露头的的出水量及及其动态变变化；分析褶皱构构造和断裂裂构造的水水文地质特特征；观察地貌、、自然地理理、地层构构造等对地地下水补给给、运动、、排泄的控控制情况及及主要含水水层间的水水力联系，，以及地下下水与地表表水间的联联系；研究区域地地下水的化化学成分、、水文地球球化学环境境及地下水水污染情况况；掌握区内现现有地下水水供水或排排水设施的的工作情况况和开采前前后环境及及水文地质质条件的变变化；结合收集的的勘探及试试验资料，，了解区内内深部水文文地质条件件。煤田水文地地质测绘的的比例尺应应与勘查阶阶段的要求相适适应。比例尺：普查阶段为为1:50000～1:25000；详查阶段为为1:25000～1:10000；精查阶段为为1:10000～1:5000。水文地质测测绘通常是是在已有相相同比例尺尺地质图的的地区进行行，在没有有地质图的的地区，则则要求同时时进行地质质测绘。不论何种测测绘，其测测绘面积应应尽可能包括被研究究含水层补补给区在内内的完整水水文地质单元。。例如，对于于水文地质质条件复杂杂的矿区，，水文地质质测绘的范范围应大于于地质测绘绘的范围，尽可可能包括矿矿区在内的的一个完整整水文地质单单元。（二）水文文地质测绘绘的工作阶阶段1．准备工作作阶段（1）收集调查查区已有资资料需详细收集集测区及邻邻区的前人人的资料包包括自然地理、、地貌、地地质及水文文地质资料料。资料收集时时应充分注注意测区内内航、卫片片等遥感资料的的收集与解解释，有时时可减少测测绘工作量量.（2）现场踏勘勘踏勘路线布布置，一般般选择在地地质和水文文地质条件件较有意义义的地段或或地层比较较完整、有有代表性的的剖面上。。通过对收集集的和现场场踏勘获得得的资料进行分析研研究，以便便对测区的的地质、水水文地质情情况有一个个总的判断断。（3）设计书的的编制包括的内容容有：水文地质质测绘的目目的、任务、工作作范围，工工作区地质质、水文地地质条件研究程度及及存在的问问题；测绘绘工作方法法、工作量量、组织编编制，主要设备与与施工工程程的布置；；预期成果和和完成测绘绘工作时间间及措施等等。为了使设计计书简单明明了，最好好附有必要要的图表，如：：研究程度度图、工作作部署图、、设备仪器器一览表表等。2．野外工作作阶段剖面方向：：观测线的的布置原则则要求用最最短的路线观测到到最多内容容。应选在有代代表性的地地段上，沿沿地层倾向向方向布置，也可可以是原踏踏勘剖面。。在地质、水水文地质条条件复杂区区，最好能能多测绘1～2条剖面。在基岩区进进行小比例例尺测绘时时，主要是是沿地质条件变变化最大的的方向，即即垂直于地地层(含水层)及断层等走走向的方向向布置观测测线。大比例尺情情况下，也也常沿层追追索，布置置观测线。。在松散层分分布区，则则垂直于河河流走向及及平行地貌貌变化的最最大方向布布置路线。。要求穿越分分水岭，必必要时可沿沿河谷追索索.对新构造现现象应重点点研究。在山前倾斜斜平原区，，则应在沿沿地表倾斜斜最大大和平行山山体两个岩岩性变化最最显著的方向布置观观测线。1）布置观观测点、观观测线测绘绘中对地质质水文地质等现象象的认识，，图件的编编制，某些些规律的获得，都是是来源于观观测点和观观测线的基基本资料。。 对每每个观测点点要求作到到观察仔细细、描述认真、测量量准确、记记录全面、、绘图清晰晰和采样完整。把各观测点点和点间的的现象有机机地联系起起来，则成成为一条观观测线；联联结几条观观测线，就就完成了一一个个地地区区的的测测绘绘。。2）实实测测控控制制（（标标准准））剖剖面面查明明区区内内各各类类岩岩层层的的层层序序、、岩岩性性、、结结构构、、构构造造及及岩岩相相特特点点，，裂裂隙隙岩岩溶溶发发育育特特征征，，厚厚度度及及接触触关关系系，，确确定定标标志志层层和和层层组组；；其其次次是是研研究究各各类岩岩石石的的含含水水性性和和其其它它水水文文地地质质特特征征。。观测测点点的的布布置置原原则则要要求求既既能能控控制制全全区区又又能能照顾顾到到重重点点地地段段，，一一般般不不宜宜均均匀匀分分布布。。通常常，，地地质质点点布布置置在在地地层层界界面面、、断断裂裂带带、、褶皱皱变变化化剧剧烈烈部部位位、、裂裂隙隙岩岩溶溶发发育育部部位位及及各各种种接触触带带上上；；地貌貌点点布布置置在在地地形形控控制制点点、、地地貌貌成成因因类类型型控控制制点点、、各各种种地地貌貌分分界界线线，，以以及及物物理理地地质质现现象象发发育育点点上上；；水文文地地质质点点布布置置在在泉泉、、井井、、钻钻孔孔和和地地表表水水体体处处，，主主要要的的含含水水层层或或含含水水断断裂裂带带的的露头头处处，，地地表表水水渗渗漏漏地地段段等等重重要要的的水水文文地地质质界界线线，，以以及及布布置置在在能能反反映映地地下下水水存存在在与与活活动动的的各各种种自自然然地地理理的的、、地地质质的的和和物物理理地地质质现现象象等等标标志志处处。。对已已有有的的取取水水和和排排水水工工程程也也应应布布点点研研究究，，在矿矿区区水水文文地地质质测测绘绘中中尤尤其其需需重重视视区区内内已已有有开开采采井巷巷的的水水文文地地质质测测绘绘与与观观测测，，尽尽可可能能详详尽尽地地收收集集有关资料料。采样：在在实测中中，应按按要求采采取地层层、构造造.化石等标标本和水水样、岩岩样等样样品，以以供分析析鉴定之之用。要在现场进进行草图描描绘或摄影影照相，以以便发现问题及及时补测。。（3）进行必要要的轻型勘勘探和抽水水测绘中，除除要求全面面搜集区内内现有的钻钻孔、井巷巷及生产水井井的资料外外，还要求求在现场进进行一些轻轻型勘探和抽水水。例如，为取取得含水层层的富水性性资料，常常布置一些些民用水井的简简易抽水或或渗水试验验工作。（4）做好野外外时期的室室内工作野外测绘时时期，每天天都应把当当日的记录录和图件认认真地检查，并并对第二天天工作作出出安排。当野外工作作进行一定定时段和在在收队前，，应当按时时段进行全面检检查，一旦旦发现不足足应立即在在现场进行行校核和补充，以保保证质量。。3．室内工作作阶段是完成编写写测绘成果果的阶段，，是整理、、分析所得得资料，由由感性认识识提高到理理性认识，，编写出高高质量报告告的关键时时期。室内工作阶阶段的具体体内容，可可参照有关关规程，如如《煤田水文地地质测绘规规程》等进行。二、矿区水水文地质测测绘的基本本内容和要要求（一）地质质调查研究究1．地质构造造的调查研研究2.新生界地层层的调查研研究3．地貌的调调查研究4．物理地质质现象的调调查研究（二）水点点的调查研研究1．泉的调查查调查2．岩溶水点点(包括地下河河)的调查研究究3．水井、钻钻孔的调查查研究4．地表水体体、地表塌塌陷的调查查研究5．老窑及生生产矿井的的调查研究究（一）地质质研究1．地质构造造的研究应重点研究究，地质构构造对一个个地区的地地下水的埋埋藏.形成条件和和分布规律律起控制作作用。例如：褶曲曲可以形成成自流盆地地或自流斜斜地。在褶褶曲的不同同部位(轴部和两翼翼)裂隙发育的的程度往往往不同，因因此含水性性和富水性性也有很大大的差别。。从水文地质质角度研究究断裂时，，除了要查查明断裂的的发育方向向、规模、、性质、充充填胶结情情况、结构构面的力学学性质和各各个构造形形迹之间的的成生联系系外，还要要通过各种种方法确定定断裂带的的导水性、、富水性，，以及在断断裂带上是是否有上升升泉及其流流量大小等等。因此，必须须选择不同同条件的典典型地段，，作系统的的裂隙隙统计工作作。2．新生界地地层的研究究除岩性和岩岩相、颜色色、结构、、构造及矿矿物成分外外，还要研研究疏松岩岩石的特殊殊夹层、层层间接触关关系、成因因类型和时时代划分，，并且要与与地貌、新新构造运动动密切结合合起来。这是由于不同同的地貌单元元和发育程度度不同的新构构造运动，反反映了不同的的新生界沉积积和地下水的的赋存条件。。3．地貌的研究究对地貌的观察察和描述应与与水文地质条条件的分析研研究紧密配合合，着重观察察研究与地下下水富集有关关或由地下水水活动引起的地地貌现象(如河谷、河流流阶地、冲沟沟以及微地貌等)。4．物理地质现现象的研究对一些与地下下水形成有关关的物理地质质现象如滑坡坡、潜蚀、岩岩溶、地面塌塌陷、古河床床、沼泽化及及盐渍化现象象等，都应进进行观察描述述。综合分析析研究这些现现象，对正确确认识调查区区域地下水形形成规律可以以得到重要的的启发。（二二））水水点点的的研研究究水点点包包括括：：地地下下水水的的天天然然露露头头及及人人工工露露头头。。天然然露露头头：：泉泉、、沼沼泽泽和和湿湿地地；；人工工露露头头：：井井、、钻钻孔孔、、井井巷巷及及试试坑坑等等。。另外外，，对对岩岩溶溶地地区区的的落落水水洞洞、、地地下下河河出出口口、、天窗窗等等，，也也应应进进行行调调查查。。1．泉泉的的调调查查泉是是地地下下水水的的天天然然露露头头，，是是最最基基本本的的水水文文地地质质点点，，可可作作为为判判断断区区域域岩岩层层富富水水性性的的依依据据，，可能能是是直直接接利利用用的的地地下下水水源源。。调查查研研究究内内容容：：（1）泉泉出出露露的的地地形形特特点点，，说说明明出出露露在在何何种种地形形单单元元及及何何种种位位置置上上，，绘绘出出泉泉附附近近的的示示意意平平面面图图，，并并摄摄影影或或作作素素描描图图，，在在可可能能的的情情况况下下还还要要作剖剖面面图图。。泉的的分分布布，，山山区区比比平平原原多多，，山山区区常常是是发发育育断裂裂，，加加之之侵侵蚀蚀作作用用强强烈烈；；平原原区区常常为为新新生生界界地地层层覆覆盖盖，，因因而而泉泉水水出出露露较较少少。。（2）泉泉的的出出露露高高程程，，并并指指出出泉泉与与附附近近河水水面面或或谷谷底底的的相相对对高高度度。。描述述泉泉出出露露口口的的特特点点，，如如：：集集中中一一股股水水或或几几股股水水，，呈呈线线状状出出露露或或呈呈稍稍显显湿湿润润的的沼沼泽泽状状态态，，水水是是否否冒冒涌涌，，有有否否气气泡泡涌涌出出，，泉泉出出露露口口有有否否沉沉淀淀物物和和其其沉沉淀淀的的情情况况等等。。（3）泉泉出出露露口口附附近近的的地地质质情情况况，，基基岩岩观观测测描描述述，，泉泉水水来来自自何何种种地地层层，，或或与与何何种种构构造造现现象象有有关关。。当泉泉水水从从新新生生界界松松散散沉沉积积物物流流出出时时，，应应注注意意判判断断它它的的补补给给来来源源，，必必要要时时应应清清除除表表土土，，揭揭露露补补给给泉泉水水的的含含水水层层。。（4）在大大比例例尺测测绘工工作或或以研研究泉泉为目目的的的专门门水文地地质测测绘中中，对对每个个泉都都要测测量其其流量量；对于具有代代表性的泉泉水要取样样进行化学学分析，以以了解其化化学成分；；研究泉的动动态；泉水水的温度变变化等。判判断泉的补补给条件可可根据泉流流量的不稳稳定系数，，进行分类类。注：不稳定定系数=年最小流量量/年最大流量量（5）对于人工工挖泉应了了解其挖掘掘位置、深深度、泉水水出露的高程程和地形条条件、水量量大小等。。泉的类型极稳定的稳定的变化的变化极大的极不稳定的不稳定系数11-0.50.5-0.10.1-0.03<0.032．岩溶水点点(包括地下河河)的调查（1）水点的地地面标高及及所处地貌貌单元的位位置 及特特征，地层层层位、岩岩性、产状状，构造与与岩溶发育育的关系、、结构面的的产状及其其力学性质质等。（2）水点的水水位标高和和埋深、水水的物理性性质，取水水样并记录录气温、水水温，观测测溶洞内水水流的流向和流速速、地下湖湖或地下河河的规模等等。对有意义水水点应实测测水文地质质剖面图或或洞穴水水水文地质图图，并素描描或照相。。（3）对每个岩岩溶水点，，都要力求求弄清其与与邻近水点点及整个地地下水系的的关系，必必要时需进进行追索或或进行连通通试验，查查清地下水水的补给来来源及排泄泄去向。动态观测应应及早安排排，尽可能能获得较长长时间和较较完整的资资料。3．水井（钻钻孔）的调调查研究(与泉相似)（1）将水井(钻孔)填绘在地形形地质图上上，并编号号.测量水井(钻孔)的高程及其其与附近地地表水体的的相对高程程；测量水水井(钻孔)的深度及水水位埋深.（2）绘水井(钻孔)的地质剖面面，含水层层的位置，，厚度、水水质、水量量及地下水水动态；了了解水井(钻孔)的结构、保保护情况、、使用年限限、污染情情况、用途途和建井日日期等；（3）观测水井井(钻孔)水的物理性性质，并选选择代表的的水井(钻孔)取样进行化化学成分分分析；调查查，测量水井(钻孔)的涌水量。。4．地表水体体、地表塌塌陷的调查查地表水与地地下水之间间常存在相相互补给和和排泄的关关系。地表水系的的发育程度度，常能说说明一个地地区岩石的含水水情况。长长期缺乏降降水的枯水水季节，河流的流量量实际上与与地下水径径流量相等等。在无支流流的情况况下，河河流下游游流量的的增加、、浑浊的的河水中中出现清清流，封封冻河流流局部融融冻地段段等，都都说明有有地下水水补给河河流；反反之，河河流流量量突然变变小乃至至消失，，表明河河水补给给了地下下水。为了查明明上述情情况，除除了收集集已有的的水文资资料之外外.还要对区区内大的的河流、、湖泊进进行观测测，同时时要了解解河流、、湖泊水水位、流流量及其其季节性性变化与与井水、、泉水之之间的相相互关系系。采掘活动动，往往往造成地地表塌陷陷，导致致地表水水或含水水层中的的水流入入井下，，使井泉泉干枯，，河水断断流，对对矿山建建设和生生产造成成危害。。测绘中，，应预测测塌陷区区的位置置及范围围，并提提出预防防措施。。对已发发生塌陷陷的地表表，应进进行观测测，调查查塌陷区区的形态态、大小小、积水水情况及及其与地地下水的的联系，，以查明明塌陷及及其积水水对矿井井充水的的影响。。5．老窑及及生产矿矿井的调调查条件相似似时，则则必须收收集生产产矿井的的水文及及工程地地质资料料。根据据生产矿矿井的涌涌水量、、断层或或巷道突突水特点点、巷道道顶底板板稳定程程度等水水文及工工程地质质资料，，预计待待查井田田的水文文及工程程地质特特征。调查内容容在煤层层露头带带附近，，老窑积积水对采采掘有很很大威胁胁。应查查清老窑窑的分布布范围和和积水情况。地面测绘绘和访问问是查清清老窑分分布和积积水情况况的基本本方法，，如果采采掘年代代已久，，或埋藏藏较深不不易查清清时，亦亦可采用用物探、、钻探的的方法。。当测区附附近有生生产矿井井，且地地质、水水文地质条件与待待查井田田的地质质和水文文地质条条件相似似时，应应收集生生产矿井井的水文文地质及及工程地地质资料料。生产矿井的调调查内容有：：（1）矿井总涌水水量；分水平平、分煤层的的矿井涌涌水水量；（2）回采面积、、煤产量与矿矿井涌水量的的关系.涌水量随季节节变化关系；；（3）巷道顶底板板稳定程度；；断层的导水水情况，巷道、断层突突水点的突水水特征。（4）对于露天矿矿，还应查明明其边坡的稳稳定程度.制表(卡片)，如：泉调查查记录表、民民井调查记录录表、地表水水调查记录表表、岩溶调查查记录表、老老窑及生产矿矿井调查记录录表等，在野野外直接填写写.既能节省野野外工作时时间，也能能促进基础础资料的标标准化与规规范化。第三节矿矿区水文文地质钻探探一、水文地地质钻探的的任务、特点及水文文地质钻孔孔的基本类类型二、水文地地质钻孔的的布置原则则三、水文地地质钻探的的技术要求求四、水文地地质钻孔钻钻探工艺五、水文地地质钻探的的观测与编编录水文地质钻钻探目的：：是在在全全区区水水文文地地质质测测绘绘的的基基础础上上，，进进一一步步准确确查查明明含含水水层层的的埋埋藏藏条条件件、、地地下下水水运运动动规规律律和和含含水水层层的的水水质质、、水水量量，，为为合合理理开开发发利利用用与与防防治治地地下下水水提提供供必必要要的的依依据据。。（一一））水水文文地地质质钻钻探探任任务务：：是确确定定含含(隔)水层层的的层层位位、、厚厚度度、、埋埋藏藏深深度度.岩性、、分布布状况况、空空隙性性和隔隔水层层的隔隔水性性；测定各各含水水层中中的地地下水水位，，各含含水层层之间间及含含水层层与地地表水水体之之间的的水力力联系系；进行水水文地地质试试验，，测定定各含含水层层的水水文地质参参数，，为矿矿井防防治水水和开开发利利用地地下水水提供供依据据；进行地地下水水动态态观测测，预预测动动态变变化趋趋势；；采取取水样样作水水质分分析，，采取取岩样样和土土样作作岩土土的水水理性性质和和物理理力学学性质质试验验；在在可供供利用用的情况下下，做做排水水疏干干孔、、注浆浆孔、、供水水开采采孔、、回灌灌孔或或长期期动态态观测测孔之之用。。（二））水文文地质质钻探探的特特点为了采采取岩岩芯、、研究究地质质剖面面取得得含水水层和和地下下水特特征的的基本本水文文地质质资料料，满满足对对地下下水动态进进行观观测和和供水水、疏疏干等等工程程。任务重重、观观测项项目多多，所所以在在钻孔孔结构构、钻钻进方法和和施工工技术术等方方面都都较地地质钻钻探有有不同同的特特点.孔径大大：进进行抽抽水试试验，，须在在孔中中下入入过滤滤器.装抽水水设备备；；钻孔结结构复复杂：：为分分别取取得各各含水水层水水文地地质资料，，须进进行隔隔离止止水，，下套套管、、变径径；钻探工工序复复杂，，施工工工期期长，，为了了分层层观测测地下下水稳稳定水水位，，除钻钻进、、取芯芯外还还需要要变径径、止止水、、安装装过滤滤器和和抽水水设备备、洗洗孔、、抽水水等。。（三））水文文地质质钻孔孔的基基本类类型（1）水文文地质质勘探探孔（2）试验验孔（3）观测测孔（4）开采采孔（5）探放放水孔孔（1）勘探探孔了解矿矿区地地质和和水文文地质质情况况，如如：地地层岩岩性、、构造造、含含水层层数、、厚度度、埋埋深和和结构构等。。取岩岩芯进进行观观测和和描述述。（2）试验验孔用于抽抽水试试验，，一般般需要要作分分层观观测、、分层层抽水水或多多孔、、群孔孔抽水水试验验，通通常采采用较较大孔孔径。。（3）观测测孔用于指指定层层段抽抽水试试验时时地下下水位位观测测和地地下水水长期期动态态观测测，同同时了了解水水文地地质条条件或或采水水、岩岩样。。在进进行连连通试试验时时用于于试剂剂的投投放和和检测测。（4）开采孔，用于地下下水开采或或矿区地下下水水位疏疏降。探采采结合孔，，可采用小小口径钻进进取芯.然后大口径径扩孔成井井的施工方方法。（5）探放水孔孔，用于探明明掘进巷道道前方一定定距离内的的水文地质质条件，或或用于矿井井地下水疏疏降.井下水文地地质试验等等。探放水水孔多在井井下施工，，也可由地地面施工。。各种水文地地质钻孔的的基本技术术要求钻孔类型工作段直径（mm）终孔直径（mm）工作段淤塞长度(%)岩芯采取率（%）冲洗液止水要求勘探孔≥91≥91≤20主要含水层>70破碎带>60松散层>50泥浆，工作段用清水可不止水试验孔>110>91清水止水观测孔>91>76清水分层止水开采孔大于泵径50mm以上可较工作段小一级清水止水探放水孔>42>42可用泥浆止水二、水文地地质钻孔的的布置原则则符合经济与与技术要求求，即用最最少的工程程量、最低低的成本、、最短的时时间，获得得质量最高高、数量最最多的水文文地质资料料。（一）松散沉沉积区水文文地质勘探探钻孔的布布置原则山间盆地内内的主要勘勘探线，应应沿山前至至盆地中心方向布布置。勘探线应控控制山前倾倾斜平原含含水层的分分布及其在在纵向(从山区到平平原)和横向上的的变化特点点。勘探线应垂垂直于主要要的现代及及古代河道道方向布置置。勘探线线应垂直海海岸线布置置。图5-1山前洪积扇扇地区钻孔孔布置示意意图a-平面图，b-剖面田；1-基岩；2-砂砾；3-亚砂土；4-亚粘土；5-粘土；6-河流流向；；7-钻孔（二）基岩岩区水文地地质勘探钻钻孔的布置置要求1.裂隙岩层分分布地区地下水主要要赋存在风风化和构造造裂隙中，，形成脉网网状水流系系统。为查明风化化裂隙水埋埋藏分布规规律的勘探探线，一般般沿着河谷谷至分水岭岭的方向布布置，孔深深一般小于于100m。为查明层间间裂隙含水水层及各种种富水带的的勘探线，，则应垂直直含水层或或含水带走走向的方向向布置，其其孔深决定定于层状裂裂隙水的埋埋藏深度和和构造富水水带发育程程度，一般般为100～200m。对于供水勘勘察，因这这类水源地地出水量一一般不大，为节节省钻探投投资，勘探探工作最好好结合开采采工作进行行。2.岩溶地区北方方的的岩岩溶溶水水盆盆地地，，主主要要的的勘勘探探线线应应沿沿区区域域岩岩溶溶水水的的补补给给区区到到排排泄泄区区的的方方向向布布置置，，以以查查明明不同同地地段段的的岩岩溶溶发发育育规规律律。。从勘勘探探线线上上钻钻孔孔

在垂垂直直方方向向上上，，同同一一水水文文地地质质单单元元内内，，钻钻孔孔揭揭露露深深度度一一般般亦亦应应从从补补给给区区到到排排泄泄区区逐渐加大，以以揭露深循环环系统含水层层的富水性和和水动力特点点。查明岩溶补给给边界及排泄泄边界，对岩岩溶区水文地地质条件评价价十分重要，，为此，勘探探线应通过边边界，并有钻钻孔加以控制制。这类水源地的的勘探孔，绝绝大多数都应应布置在最有有希望的富水水。三、水文地质质钻探的技术术要求（一）水文地地质钻孔的结结构设计（二）钻孔止止水要求（三）钻探冲冲洗液（四）孔斜（五）封孔（一）水文地地质钻孔的结结构设计1.孔深的确定根据钻孔的目目的要求、地地质条件、并并结合钻探技技术条件来确确定。水文地地质勘探孔，，原则上应揭揭穿当地的主主要含水层，，即达到底板板。对于厚度很大大的含水层，，揭穿整个含含水层较困难难，或技术上上不必揭穿整整个含水层时时，应按下述述原则确定孔孔深.对基岩含水层层，钻孔应穿穿透含水层的的主要富水段段或富水构造造带；对岩溶含水层层，钻孔应穿穿透岩溶发育育带；根据钻探设备备所允许的深深度范围或目目前可能的开开采深度确定孔深深。对于地下水开开采孔或长期期疏干降压孔孔，确定钻孔孔深度时还应应考虑沉淀管管的长度，以以保证钻孔工工作段不被淤淤塞。沉淀管管的长度一般般为3～5m。2.孔径的确定取决于钻孔的的类型、结构构、抽水设备备及对钻孔出出水量大小的的要求。孔径设计的内内容包括开孔孔直径、终孔孔直径和变径径尺寸的确定定。用于探明水文文地质条件的的勘探孔、抽抽水试验孔和地下下水动态观测测孔，一般为为小口径.而且抽水孔和和观测孔常需需变径止水。。用于供水目的的的开采孔、、探采结合孔孔或水位疏降降孔则要求采采用较大的口口径，以满足足安装抽水设设备和一定的的抽水量要求求。一般在松散地地层中其口径径多在400mm以上，在基岩岩中一般亦应应大于200mm。井下探放水孔常用用42、54、60mm的孔径，一般般不超过60mm，以免水流流流速过高冲垮垮煤柱。3．开孔直径的的确定根据已确定的的终孔直径、、变径次数和和尺寸，自下下而上逐级推推定开孔直径径。开孔孔径除满满足孔内最大大一级过滤管管和填料厚厚度的要求求外，还应满满足在钻孔中中的浅部松散散沉积积层层和和基基岩岩破破碎碎带带下下入入护护壁壁管管的的要要求求。。供水水孔孔还还应应考考虑虑所所用用抽抽水水设设备备的的外外部部尺尺寸寸的的要要求求。。因此此，，一一般般水水文文地地质质钻钻孔孔的的开开孔孔直直径径都都大大于于终终孔孔直直径径。。4.过滤滤器器的的设设计计过滤器是是指安装装在钻孔孔中含水水层(段)的一种带带孔的的井管。。它的作用用是保证证含水层层中的地地下水顺顺利地进入井管管中，同同时防止止井壁坍坍塌、防防止含水水层的细粒物质质进入井井中造成成井孔淤淤塞。过滤器长长度一般般与含水水层(段)的厚度相相一致.管径及孔孔隙率则则取决于于钻孔出出水量的的要求和和含水层层的性质质。（二）钻钻孔止水水要求为封闭和和隔离目目的的含含水层与与其它含含水层的的水力联联系所做做的处理理工作称称为止水水。止水目的的，取得分分层水位位、水量量、水温温，水质质资料，，防止不不同含水水层互相相串通，，影响水水资源评评价和合合理利用用。要求：（1）进行分分层(组)抽水的钻钻孔，在在试验层层与非试试 验层层之间进进行止水水。（2）进行分分层(组)水位观测测的钻孔孔，在观观测层(组)与非间（3）供水水水源孔，，在开采采层与非非开采层层之间止止水.止水地段段必须选选择在岩岩石比较较坚硬，，厚度稳定、隔隔水性能能良好、、岩性在在水平方方向上变变化较小和孔孔壁比较较整齐的的部位，，以确保保止水质质量。勘探孔和供供水水源勘勘探孔，是是临时性止止水，止水水材料要求求不高。当改作长期期观测孔及及供水水源源孔时，必必须用水泥泥等耐久性性的止水材材料。止水材料品品种较多，，常用的有有粘土，水水泥，胶塞塞等，利用用其可塑性性和膨胀性性。止水材料的的选用要求求经济效果果好，施工工简便.（三）钻探探冲洗液应在主要含含水层或试试验段(观测段)用清水钻进进；当继续钻进进有困难时时才允许使使用泥浆循循环固井，，只有遇到到流砂层、、断裂带、、孔壁严重重坍塌，以以及循环液液不返水(严重漏水)或遇强透水水层等，用用泥浆。但在抽水试试验前，必必须采用有有效洗井措措施，清除除井壁泥浆浆皮及井壁壁内的堵塞塞物，直到到流出孔孔口的水完完全返清时时为止。（四）孔斜斜要求孔深在在l00m内孔斜不得得大于1°，孔深在100-300m内孔斜不得得大于3°；使用深井井泵抽水时时，要求在在下深井泵泵体的试验验段内孔斜斜不得大于于2°。（五）封孔孔在矿区施工工的各类地地质和水文文地质孔，，除留作长长期观测孔孔或作供水水孔外，其其余钻孔必必须按封孔孔设计要求求和钻探规规程的规定定进行封闭闭，每个封封闭段经取取样检查合合格，孔口口埋标，提提出封孔报报告。四、水文地地质钻孔钻钻探工艺1、小径取心心钻进主要是为了了提高岩心心采取率，，以满足地地质勘探的的要求，采采用孔径一一般为110mm~174mm。其特点是钻钻进效率高高、成本低低，在某些些情况下也也能进行抽抽水试验。。2、小径取心心大经扩孔孔钻进先用小口径径钻进取心心，以提高高岩心采取取率，获得得地质成果果。然后再再用大口径径一次或逐逐级扩孔，，以满足抽水试验或或成井要求求。扩孔口口径可达到到250mm~500mm。3、大经取心心钻进在基岩山区区，可采用用大口径取取心钻进一一次成井的的方法，使使之既满足足勘探要求求，又可进进行水水文地质试试验。但对对松散地层层，因大口口径取心困困难而不不易采用。。4、大经全面面钻进在对取心要要求高，容容许通过观观察岩粉或或孔底取样样、并配合合物探测井井来满足地地质要求的的地段，采采用大口径径全面钻进进。它具有效率率高、成本本低、口径径大、一次次成井等优优点.在水文地质质研究程度度较高，已已基本掌握握其变化规规律的松散散岩层地区区，仅仅是是为了施工工抽水试验验孔或勘探探开采孔时时，可采用用这种方法法钻进。五.水文地质钻钻探的观测测与编录（一）岩芯芯的描述和和测量（二）水文文地质观测测内容与方方法（三）水文文地质钻探探的编录工工作（一）岩芯芯的描述和和测量1.岩芯的地质质描述2．测算岩芯芯采取率3．统计裂隙隙率及岩溶溶率4．进行物探探测井及取取样分析（一）岩芯的的描述和测测量1.岩芯的地质质描述重点是判断断岩石的透透水性。注意对在地地表见不到到的现象进进行观察和描述，如如未风化地地层的孔隙隙、裂隙、、岩溶发育育及其充填填胶结情况况，地层的的厚度，地地下水的活活动痕迹，，发现地表表未出露的的岩层、构造等。2．测算岩芯芯采取率判断坚硬岩岩石的破碎碎程度及岩岩溶发育程度，分析析岩石的透透水性和确确定含水层层位。算式式：Ku=L0/L×100％式中：Ku—岩芯采取率率；L0—某回次所取取岩芯的总总长度，m；L—本回次进尺尺长度，m。在基岩和粘粘土层中Ku不得小于70％，在构造造破碎带、风风化带和裂裂隙、岩溶溶带和非粘粘性土中，，Ku不得小于50%。3．统计裂隙隙率及岩溶溶率基岩裂隙率率或可溶岩岩岩溶率是是用来确定定岩石裂隙隙或岩溶发发育程度以以及确定含含水段位置置的可靠标标志。钻探探中通常只只作线状统统计，可用用以下公式式计算。4．进行物探探测井及取取样分析在终孔后，，应在孔内内进行综合合物探测井井，以便准准确划分含含水层(段)，并取得有有关参数。5、取样分析析按设计的层层位或深度度，从岩心心或钻孔内内采取一定定规格（体体积或重量量）或一定定方向的岩岩样或土样，以供供观察、鉴鉴定、分析析和试验之之用。（二）水文文地质观测测内容与方方法1．水位观测测2．水温观测3．冲洗液消耗耗量的观测4．钻孔涌水现现象的观测5．钻具具陷落落的观观测6．取取水水样样1、水水位位观观测测要求求是是：：每每次次下下钻钻前前和和提提钻钻后后各各观观测测一一次次。。但对对采采样样、、处处理理事事故故、、专专门门提提取取岩岩芯芯、、扫扫孔孔或或人人工工补补斜斜时时，，可可不不观观测测回回次次水水位位。。钻进进中中遇遇涌涌水水，，提提钻钻后后水水位位涌涌出出孔孔口口，，亦亦可可不不观观测测回回次次水水位位，，但但应应在在下下钻钻前前观观测测一一次次涌涌水水量量.在进进尺尺少少，，提提钻钻次次数数频频繁繁时时，，可可隔隔2～3回次次或或每每班班观观测测一一次次。。2、水水温温观观测测一般般孔孔内内水水温温的的变变化化可可作作为为判判断断新新含含水水层出现的标标志。因此，在钻钻进过程中中，如：发发现水位突变或大量量涌水时，，要分别测测水温，应应分上、中、下下三段分别别测定水温温，并记录录孔深及温度计放放入深度。。对涌水钻孔孔可在孔口口进行测定定，测量水温时应同同时观测和和记录水温温。3、冲洗液消消耗量观测测冲洗液消耗耗量的变化化最能说明明岩层透水水性的变化化。冲洗液的大大量消耗，，表明钻孔孔可能是揭揭露了透水水性很好的的透水层、、透水通道道或含水层层。在钻进过程程中，如果果系统地观观测孔内冲冲洗液消耗耗量的变化化，不仅可可以发现新新的含水层层，而且还还能确定含含水层的埋埋藏深度，，判断含水水层的性质质。4、钻孔涌水水量观测涌水量可据据自流孔涌涌水高度(f)及孔口管内径径(d)用下式进行行计算：式中：Q—钻孔涌水量量，L/s；f—孔口涌水高高度，dm；d—孔口管内径径，dm。当f<5m时当f>5m时5．钻具陷落落的观测钻具陷落的的观测在岩岩溶发育带带，构造破破碎带或老老窑分布地地段钻进时时，往往容容易出现钻钻具陷落现现象(掉钻)，钻具的陷陷落表明钻钻进过程中中遇到了溶溶洞或较大大的空洞。。 观测测钻具陷落落可以帮助助确定含水水层的位置置和和发发现现新新的的含含水水层层，，对对查查明明溶溶洞洞或或巨巨大裂裂隙隙的的分分布布、、直直径径大大小小，，充充填填程程度度等等也也可提提供供可可靠靠的的依依据据。。观测测钻钻具具陷陷落落时时应应记记录录掉掉钻钻的的层层位位和和起起止止深度度，，同同时时也也应应注注意意水水位位及及冲冲洗洗液液消消耗耗量量的的变变化化.以帮助助判断断溶洞洞或构构造破破碎带带的规规模及及含水水层透水性性。6．取水水样取水样样评价价地下下水水水质，，一般般在测测定含含水层层稳定定水位位后采采取水水样。。而作为为发现现含水水层的的手段段，则则应经经常采采样，，分析析其中中某种种或某某几种种成分分，找找出它它们突突然发发生变变化的的位置置，并并配合合其它它条件件确定定含水水层。。（三）水文文地质钻探探的编录工工作1．整理岩芯芯2.填写资料记记录表3.编绘钻孔综综合成果图图4.对成果资料料进行综合合分析研究究1．整理岩芯芯将钻进时采采取的岩芯芯进行认真真整理.排放整齐，，按顺序标标志清楚，，并准确地地进行测量量、描述和和记录。勘探结束后后，重点钻钻孔的岩芯芯要全部长长期保留，，钻孔则按按规定保留留缩样或标标本。2.填写资料料记录表表将钻探时时取得的的各种资资料，用用准确、、简洁的的文字字详细地地填写于于钻探编编录表和和各种观观测记录录表格中中。3.编绘钻孔孔综合成成果图将核实后后的各种种资料，，编绘在在钻孔综综合成果果图上，，图的内内容应包包括地质质柱状、、钻孔结结构、地层深度度和厚度度、岩性性描述、、含水层层与隔隔水层、、岩芯采采取率、、冲洗液液消耗量量，地下下 水水水位、测测井曲线线、孔内内现象等等。还应包括括水文地地质试验验成果、、水质分分析成果果图。4.对成果资资料进行行综合分分析研究究随着钻探探工作的的进行，，还应对对勘探线线上全部部的钻孔孔成果资资料进行行综合分分析和对比研究究。结合水文文地质测测绘及其其它勘查查成果资料，总总结出勘勘探区内内平面及及剖面上上的水文文地质条条件变化化规律，，并作出出相应的的水文地地质平面面和剖面面图。例如：在在岩溶发发育地区区，§可编绘岩岩溶发育育图、§溶洞分布布图、§岩溶水文文地质剖剖面图、、§冲洗液消消耗量等等值线图图、§冲洗液消耗量量与岩芯采取取率随深度变变化曲线图、§冲洗液消耗量量对比剖面图图等。第四节矿矿区水文地质质试验（1）野外试验(或称现场试验验)抽水试验、放放水试验验、渗渗水试验、注注水试试验、压压水试验、、连连通通试验。（2）室内试验土的颗粒分析析、岩岩土物理性质质、水水理性质测定定、岩岩土和水的化化学分析。和室内内试验验：一、抽抽水试试验的的目的的、任任务和和类型型（一））抽水水试验验的目目的任任务（二））抽水水试验验的类类型二、抽抽水试试验的的技术术要求求（一））抽水水试验验的场场地布布置（二））稳定定流抽抽水实实验的的技术术要求求（三））非稳稳定流流抽水水实验验的技技术要要求三、抽抽水试试验的的设备备四、抽抽水试试验的的现场场工作作（一））准备备工作作（二））现场场观测测和记记录（三））资料料整理理五、其其它水水文地地质试试验方方法（一））试验验方法法（二））水位位传递递法（三））连通通试验验一、抽抽水试试验的的目的的、任任务和和类型型（一）抽抽水试验验的目的的、任务务确定含水水层及越越流层的的水文地地质参数数；确定抽水井的的实际涌水量量与水位降深深之间的关系系；研究降落漏斗斗的形状、大大小及扩展过过程；研究含水层之之间及含水层层与地表水体体、老窑积水水之间的水力联联系；确定含水层的的边界位置及及性质（补给给或隔水边界界）.进行含水层疏疏干或地下水水开采的模拟拟，以确定井井间距距、开采降深深、合理井径径等群井设计计参数。（二）抽水试试验的类型1．据抽水试验验井孔的数量量分为：单孔抽水、多孔抽水、干扰井群抽水水试验单孔抽水试验验只有一个抽抽水孔，水位位观测也在抽抽水孔中进行行。它方法简单，，成本较低。。只能q~s关系和概略的的渗透系数。。在普查和详详查阶段应用用较多。多孔抽水试验验是由一个主主孔抽水，一一定数量的水水位观测孔。。它能测定不同同方向的渗透透系数、影响响半径的大小小、降落漏斗斗的形态及发发展情况.含水层之间及及其与地表水水之间的水力力联系等，所所取得的成果果精度也较高高。成本较高高.多用于精查阶阶段。干扰井群抽水水试验是指在在多个抽水孔孔中同时抽水，，另外布置若若干观测孔。。分为：一般般干扰井群抽抽水试验；大型群孔抽水水试验。一般干扰井群群抽水试验是是为了研究相相互干扰井的的涌水量与水水位降深的关关系。或因为含水层层极富水、单单个抽水孔形形成的水位降降深不大、降降落漏斗范围围太小，则在在较近的距离离内打几个抽抽水孔，组成成一个孔组同同时抽水。为了模拟开采采或疏干，在在若干井孔内内同时抽水，，观测研究整整个流场的变变化。成本高高，只在条件件复杂地区的的精查阶段或或开采（疏干干）阶段使用用。大型群孔抽水水试验是在一一些岩溶大水水矿区水文地地质精查阶段段（或专题性性勘探）中使使用.由数个孔组