斜沟煤矿水源井钻探工艺及水质化验分析

安修智

(西山晋兴能源有限责任公司，山西 太原 030053)

1 水源井位置

山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿地处山西省兴县县城北直距20 km处，行政区划隶属于兴县魏家滩镇和保德县南河沟镇。斜沟煤矿(新建主井口)位于兴县魏家滩镇，交通条件较为便利。

随着斜沟煤矿生产规模的不断扩大，为了满足生产生活用水需要，斜沟矿施工了一水源井，该水井位于斜沟煤矿工业广场内，地处兴县魏家滩镇岚漪河南侧一支沟内，地貌为梁状黄土丘陵地貌。

2 水源井钻探工艺

2.1 水源井钻遇地层、含水岩组及其水文地质条件

1)钻遇地层。

水源井钻探过程中自上而下，由新到老揭露的地层有:第四系上更新统(Q3)，岩性上部为浅黄色亚砂土，下部为灰黄色砂卵石层，揭露厚度15.30 m;二叠系上统上石盒子组(P2s)，岩性为黄绿色砂岩，褐红色砂质泥岩、泥岩互层，底部为黄灰色粗粒砂岩，揭露厚度126.60 m;二叠系下统下石盒子组(P1x)，岩性上部为黄绿色、灰绿色砂质泥岩，下部为浅灰色粉砂岩、灰色砂质泥岩及灰黑色泥岩，底部为灰白色粗粒砂岩，揭露厚度70.30 m;二叠系下统山西组(P1s)，岩性为灰黑色砂质泥岩，灰白色中粒砂岩，灰黑色泥岩及煤层，底部为灰白色中～粗粒砂岩，揭露厚度74.50 m;石炭系上统太原组(C3t)，岩性为灰黑色砂岩、泥岩、砂质泥岩，石灰岩夹煤层，底部为灰白色粗粒砂岩，揭露厚度120.90 m;石炭系中统本溪组(C2b)，岩性上部为灰黑色泥岩夹石灰岩，下部为浅灰色铝土岩含山西式铁矿，揭露厚度24.50 m;奥陶系中统峰峰组(O2f)，岩性上中部为深灰色、青灰色致密坚硬的厚层石灰岩，夹有薄层泥质灰岩，下部为浅灰色泥质灰岩，揭露厚度100.30 m;奥陶系中统上马家沟组(O2s)，岩性上部为深灰色薄层石灰岩、浅灰色泥灰岩及泥质灰岩，中部为深灰色厚层石灰岩及豹皮状灰岩，下部为灰黄色、浅灰色泥灰岩、泥质灰岩，揭露厚度221.30 m;奥陶系中统下马家沟组(O2x)，岩性上中部为深灰色厚层石灰岩、白云质灰岩、角砾状白云质泥灰岩互层，下部为泥质白云质灰岩、页岩、泥灰岩夹石英砂岩薄层，揭露厚度170.60 m;奥陶系下统亮甲山组(O1l)，岩性为灰白色含燧石结核及燧石条带白云质灰岩及白云岩，本组地层未揭穿，揭露厚度76.31 m。

2)水源井含水岩组及其水文地质条件。

水源井的含水岩组主要为上、下马家沟组、亮甲山组灰岩岩溶裂隙水含水层，岩性主要由石灰岩、白云质灰岩、角砾状白云岩泥灰岩、泥灰岩、泥质灰岩组成，这些可溶岩在地质历史时期受构造运动的影响，发育节理、裂隙，后期受地下水的溶蚀作用，进一步转变为溶孔、溶洞。

该水源井地处保德天桥岩溶泉域的径流带上，灰岩岩溶裂隙较为发育，连通性较好，为地下水提供了充足的含水介质及储水条件，奥灰水在斜沟矿区东部灰岩裸露区接受大气降水渗入补给之后，向本地域径流，然后由南向北径流，最终于保德天桥附近自然排泄于黄河中。

2.2 水源井结构与成井工艺

1)水源井结构。

本水源井为倒塔式结构，开孔口径400 mm，终孔口径250 mm，共变径3次，下入井管三径，见表1。

表1 水源井结构表

2)成井工艺。

本井开孔井径400 mm，钻进至表土层底揭露基岩时下入d377 mm螺旋钢管护孔，之后换径采用d350 mm钻具钻进，一直到本溪组底部下入d325 mm螺旋钢管固井，为防止地表、煤系地层水体进入管井影响地下水水质，孔内在下入d325 mm螺旋钢管之后，对套管外环状间隙进行了水泥注浆永久性止水，等水泥凝固良好钻孔止水效果良好时，再继续钻进，之后采用d300 mm钻具进入奥陶系钻进，一直钻进到峰峰组底部时下入d273 mm螺旋钢管，之后进行d250 mm钻具钻进至孔底，此段为裸孔。在钻进的同时对回次钻时、冲洗液消耗量以及水位测量情况进行记录，遇到漏水、坍塌、掉块等不良地质现象，准确记录其深度。在钻进过程中每钻进100 m均采用氢氟酸、玻璃试管进行了孔斜测量，其井斜值均在规范允许范围之内，孔斜测量成果见表2。

表2 孔斜测量成果表

终孔后采用潜水泵抽水进行了洗井，最终达到了水清砂井、水量稳定，说明岩溶裂隙畅通，达到了洗井目的。洗井后，采用250QJ50－250型潜水泵进行了抽水试验，抽水延续50 h，稳定延续42 h，静止水位埋深153.30 m，水位降深 19.70 m，稳定出水量达到50.0 m3/h(合1200.0 m3/d)。在抽水试验临近结束时，采取了全分析水样试验进行了化验测试，水质情况是:水样无色、无味、无嗅、透明，属SO4·HCO3－ Ca·Mg型，pH 值 7.53，矿化度 0.713 g/L，总硬度 425.5 mg/L，总碱度229.0 mg/L。

库尔洛夫式为:

式中，M代表该水质的矿化度为0.713 g/L。分子为该水质的阴离子，分母为该水质的阳离子。式中各成分含量一律标于该成分符号的右下角，按照自大而小的顺序排列，小于10%的离子不予标示，原子数则移至右上角。依据《地下水质量标准》GB/T14848－93进行对比，本次全分析水样所检测的指标均符合饮用水标准。

3 结论

1)水源井钻进时采用了倒塔式结构，开孔口径400 mm，终孔口径 250 mm，共变径 3次，终孔深度1000.61 m。

2)施工过程中，钻探工艺、简易水文地质观测、孔斜测量、孔深校正、止水效果、洗井等各项技术指标均满足了要求及有关规定。

3)经抽水试验，静止水位埋深153.30 m，水位降深 19.70 m，稳定出水量达到 50.0 m3/h(合1200.0 m3/d)。

4)经水质检测，该水井地下水水质属 SO4·HCO3－Ca·Mg型，pH 值7.53，矿化度0.713 g/L，符合饮用水标准。

5)该水源井出水量能够满足斜沟煤矿一定的生产生活用水需要。