矿山水文地质深孔抽水试验工艺技术探索

2019-09-26何金

世界有色金属 2019年15期

何金

（江西有色地质勘查三队，江西新余 338099）

矿山开采是一个复杂、系统的工程，水文地质钻孔施工是矿山开采施工的重要基础，抽水试验作为水文地质钻孔施工中的关键工艺，试验结果的准确性很大程度上影响着水文地质钻孔施工质量与矿山开采的安全性。从矿山水文地质勘察的实际情况来看，抽水试验的实施容易遇到套管下不到位等一系列技术问题，需要相关工作人员采取科学措施解决水文地质深孔抽水试验存在的技术问题，保证抽水试验科学、准确地实施，对提升矿山开采质量与安全性具有积极意义。

1 抽水试验的基本原理与方法

抽水试验包括自抽水井抽取一定水量而在某距离之间观测井测定不同时间地下水位的变化，观测数据利用各种地下水流理论式或其图解法分析抽水试验的结果；抽水试验一般需要在洗井结束且洗井质量满足规定要求后进行[1]。在矿山水文地质调查与勘探过程中，抽水试验成功的前提条件是采用精准可靠且规格符合要求的设备，可以利用自动仪器测量水位，保证抽水试验采集数据的准确性。

在抽水孔施工中，相关工作人员应该有效结合工程实际情况以及抽水试验要求与标准，选用质量与规格符合要求的钻头与套管等工具及材料，确保成孔的直径与垂直度，以及抽水孔的深度等能够达到规定标准。在降深适宜次数方面，需要考虑到降深施工的相关明确要求与标准，将降深次数控制在三次，将动水位的波动大小控制在2cm～3cm范围内，每三小时观察一次静止水位的气温与水温，并且最大降深程度应当与设计动水位的变化保持一致，科学实施抽水试验工艺技术，保证抽水试验的顺利完成。

2 矿山水文地质深孔抽水试验工艺技术

（1）抽水试验方案的确定。在矿山水文地质调查与勘探过程中，考虑到钻孔施工及其它工艺实施的基础情况，以及水文地质深孔抽水试验实施的需求，相关技术人员在抽水试验中应该根据具体工艺技术的实施，选择适宜的抽水试验工具，按照地质设计要求与矿山水文地质钻孔工艺实施的具体状况，明确相关工具的规格与质量，科学设计抽水试验方案，保证水文地质深孔抽水试验工艺技术的顺利实施。在矿山水文地质深孔抽水试验实施过程中，对于洗井工艺的实施，相关技术人员需要准确掌握矿山水文地质钻孔施工的具体情况，了解钻孔抽水位置、孔深等各方面信息，确定洗井工艺实施方案，选择合适的洗井设备与材料，充分考虑地质设计要求，可以先用焦磷酸钠溶液浸泡钻孔，在浸泡效果达到相关要求后，选用空压机振荡洗井以及液态二氧化碳洗井，确保洗井效果能够达到预期目标，以便完全疏通抽水段岩层的裂隙。

（2）扩孔与清孔。扩孔与清孔是矿山水文地质深孔抽水试验中的重要一环，而扩孔与清孔工艺的实施影响着抽水试验结果的准确性。相关技术人员在抽水试验过程中需要全面了解钻孔的孔深与抽水最深的层位等相关项目信息，选择规格与质量符合抽水试验工艺技术实施要求的扩孔与清孔设备，如钻头等设备。相关工作人员在实际作业过程中采用符合相关要求的钻头将参与抽水试验的钻孔扩大至设计位置，方便后续工作人员进行相关部位的抽水试验，确保扩孔工艺的实施能够满足设计标准。扩孔后钻孔结构示意图如图1所示。

对于抽水试验过程中钻孔清理工艺的实施，相关工作人员需要在扩孔工作完成后，按照地质设计要求及其它相关要求，选择合适的钻头与取粉管等设备进行清孔。工作人员按照工艺技术实施要求使用规格与质量达到标准的设备进行清孔，确保矿山水文地质钻孔内的沉渣达到设计要求，清孔后利用加长岩心管顺孔替换泥浆，保证抽水试验的顺利实施。清孔钻具组合如图2所示。

（3）抽水试验。在矿山水文地质勘探过程中，下套管是抽水试验中的一道重要工艺，对抽水试验结果的准确性具有直接影响。下套管前，需要相关工作人员根据相关工艺实施要求与设计标准，选择规格与质量等各方面符合要求的设备，准备好废机油、丝扣油或黄油等材料，以保证下套管工艺的顺利实施为目的，将上述材料按照设计比例混合成液态，将液体涂抹在套管外壁进行润滑，辅助下套管作业。

图1 扩孔后钻孔结构示意图

图2 清孔钻具组合

相关技术人员在深孔抽水试验过程中需要根据钻孔、扩孔与清孔等各环节作业的实际情况，选用能够满足要求的套管，明确套管下放的距离与准确位置。在下套管工艺实施中，工作人员需要在套管的下部缠上海带并用扎丝捆绑牢固，按照设计要求与工艺实施标准，在下套管时，将套管与孔壁之间留下的孔口用编织袋和黄土等材料塞住并填实，避免在套管下放过程中有砂石等杂物落入孔壁与套管之间的缝隙内。内层套管的下放需要在外层套管下放并固定完成后进行，工作人员需根据设计方案选择规格与尺寸等各方面符合要求的内层套管，并且各种规格的套管间需要用变径接头连接。

在水文地质深孔抽水试验过程中，相关技术人员应该相关要求与工程情况，科学设计抽水段止水方案，如异径双重止水方案等，在抽水段不同位置利用不同材料进行封闭止水，如泥球封闭止水以及遇水膨胀橡胶与牛油石棉盘根等。

（4）起拔套管。在抽水试验工作结束且经过长期观察后，为保证后续工作的开展，需要起拔套管并将相应孔段用水泥砂浆封闭。相关工作人员在起拔套管过程中为避免因钻孔内套管起拔而对后续工作造成影响，应该按照相关施工规范与要求，选择规格与质量符合要求的施工机械进行套管提拔，按照先里后外的顺序。如果起拔套管时出现套管提拔不动或套管拔断等情况，以保证后续工艺技术的顺利实施为目的，相关工作人员可以加工偏心割刀，将套管从内部分段割断并提拔出来，必须要套管全部拔出后才能对该孔段进行封闭。在孔内套管取出后，工作人员需要按照《封孔技术设计书》要求实施封孔作业，以便保证后续作业项目的顺利开展。