钻孔简易水文地质编录与测井结合对岩溶含水层含水性划分探讨——以福泉市大湾磷矿为例

向 刚，曾牡丹，王嘉铭，陈体云，何永川，张华湘，杨子林

(贵州省地质矿产勘查开发局104地质大队，贵州 都匀 558000)

1 引言

贵州省碳酸盐岩(裸露和覆盖型岩溶区)的分布面积广阔，岩溶极为发育，富水性中等至强，对众多矿山开采过程中充水或突水有较大的影响，而我们在勘查过程中，往往针对整个充水含水层，忽略了含水层中分布有弱透水段或相对隔水段，在涌水量计算时，含水层厚度M值往往带入整个含水层的厚度值，从而导致预测的矿井涌水量值偏大，与实际情况不符。本次工作以贵州省白岩背斜区西翼的大湾磷矿为例，以首采区范围为试验场，对矿区灯影组含水特征开展研究，通过钻孔物探测井和简易水文地质编录相结合的手段对灯影组含水段和弱透水段进行详细划分，从而确定灯影组实际有效厚度M值，对于岩溶区矿井涌水量预测及后期矿井开展防治水具有重要的意义。

2 研究区特征

2.1 矿区概况

2.2 地层构造

区域构造主要为白岩-高坪复背斜以及切错该背斜的小坝断层F1。区域内的断裂构造发育，主要有近南北向、北西向、北东向三组。

图1 矿区构造纲要图Fig.1 Structural Outline Plan of Mining area 1—背斜；2—断层；3—地下水流向；4—首采区范围；5—矿区范围

2.3 矿床水文地质结构

水文地质单元中，灯影组+陡山沱组岩溶含水层上覆碎屑岩相对隔水岩层，下伏南沱组、清水江组等隔水层，故灯影组+陡山沱组与上覆地层和下伏地层均无太大水力联系。

3 研究方法

3.1 研究方法

本文拟选择首采区范围内代表性剖面，利用剖面上钻孔岩心编录、简易水文地质编录、水文物探测井数据来开展综合分析研究。

3.2 试验场布置

4 数据采集与分析

4.1 数据采集

9个测井钻孔施工过程中保证灯影组采用清水或无固相泥浆钻进，终孔后采用清水循环替换，消除孔内泥浆对灯影组裂隙的影响，保证测井参数的真实准确性，测井参数有自然伽马、自然电位、双收时差、视电阻率及人工盐化曲线。其中自然伽马主要划分岩性，自然电位和声波及视电阻率主要用来划分含水层岩溶裂隙位置，人工盐化主要是确定出水位置(骆淼 等，2004；王守国，2010；姜永生，2000)。

图2 试验场测井钻孔分布图Fig.2 Geophysical Borehole distribution in Mining area

钻孔简易水文地质编录主要是针对灯影组岩性、裂隙进行编录，对施工期间下钻前的水位进行观测，起钻过程保证钻杆提离孔底10 m以上，保证起钻后与下钻前的间隔在20 min以上，保证钻孔内水位为真实水位。水位观测采用电测绳观测，从而保证采集的数据真实可靠。

4.2 数据分析

我们对每个测井钻孔的灯影组测井曲线和动水位曲线同时展示在柱状图上，发现物探测井划分的含水位置(即裂隙发育，含水性较好)，动水位曲线也有明显变化趋势，两者吻合较好。而测井曲线划分出的弱透水段(即岩石裂隙不发育，含水性差)，动水位曲线基本呈直线，动水位埋深值基本没有变化。我们从测井钻孔中选择代表性较好的ZK906和ZK1305的测井曲线和动水位曲线进行结合划分含水段位置，见图3和图4。

图3 ZK906测井曲线与动水位曲线图Fig.3 The Chart of Geophysical Log and Groundwater level in 906 Drilling well 1—含水段；2—弱透水段；3—白云岩

图4 ZK1305测井曲线与动水位曲线图Fig.4 The Chart of Geophysical Log and Groundwater level in 1305 Drilling well 1—含水段；2—弱透水段；3—白云岩

5 结果与讨论

5.1 灯影组弱透水段划分

表1 灯影组中下部弱透水层统计表

5.2 灯影组含水特征

我们根据物探测井及动水位曲线划分出的灯影组含水段在空间上展布，发现灯影组含水主要与岩石层间裂隙和隐伏发育的构造节理裂隙带有关。

倾向上对ZK711和ZK712含水段连线，夹角为15°与岩石倾角基本一致，反映其含水与岩层层间发育的裂隙有关；倾向上对ZK601和ZK602、ZK906和ZK909的含水段进行连线，夹角分别为29°和45°，夹角远远大于岩层倾角，显示其含水段与隐伏发育的节理裂隙带有关。走向上对ZK906、ZK1111和ZK1305的含水段进行连线，基本分布在同一标高位置，说明其节理裂隙在走向上具有一定的延伸性，说明与隐伏发育的节理裂隙带有关。

ZK906与ZK909分布的区域，隐伏节理裂隙带发育，测井人工盐化曲线很快恢复至背景值，说明含水段地下水活动强烈，经过ZK909抽水试验该层涌水量较大，进一步说明该区域为地下水集中径流带，为未来矿山开采需要防范的富水区域。

6 结论

(1)由于岩性和地下水对岩石溶蚀的差异，存在含水性分段特征，本文以福泉大湾磷矿床为例，结合测井曲线和钻孔简易水文观测划分灯影组含水段，证明灯影组存在含水性分段特征。

(2)钻孔物探测井和简易水文地质编录相结合的分析方法，对于贵州省内岩溶主要充水含水层厚度大、倾角陡的矿山，确定主要充水含水层的实际有效厚度，以及合理预测矿井涌水量有较大的指导意义。

(3)由于本次勘探过程水文测井数量较少，对于整个首采区灯影组含水性分段的精确划分，可能存在一定的不足。

图5 灯影组含水段对比图