涡阳县龙山石灰岩地区电测深法找水及钻孔验证

2022-07-05程锦亮郁苗苗

资源信息与工程 2022年3期

程锦亮, 郁苗苗, 王灿

(安徽省煤田地质局水文勘探队，安徽宿州 234000)

1 研究区石灰岩地下水地质特征

1.1 研究区地质概况

涡阳县位于淮北平原西部，属华北型地层范畴，在水文地质分区上属于淮北煤田水文地质单元之南区的涡阳矿区。龙山镇位于涡阳县东北方向，受周边煤矿开采影响，区内松散层地下水水位持续下降，水质氟含量严重超标。在龙山镇北、东北部有低丘后山，出露石灰岩地层，石灰岩厚度0～450 m，为石灰岩夹白云质石灰岩，含泥质，局部夹泥岩薄层，泥晶及微晶结构，岩溶裂隙发育，但发育不均。石灰岩含水层富水性为弱—强，差异较大。

1.2 石灰岩岩溶裂隙含水性能

石灰岩的主要成分是碳酸钙，含少量的碳酸镁。石灰岩的化学活动性是岩石中大量存在于各类天然水中的盐基及碳酸溶解于水中，从而形成大量的裂隙和溶洞，大大增加了岩石透水性。石灰岩裂隙的形成主要在褶皱形成时期发生，特别是石灰岩硬化后更为显著。具有塑性的薄层及带状石灰岩，在褶曲变形时形成微裂隙和不连续裂隙，从而形成裂隙网[1]。

2 工作布置

依据本区水文地质、地球物理特征、场地位置等条件，在龙山镇后山、龙山周边布设对称四极电测深点70个，其中2#、3#、4#测深点在同一剖面，布极方向为南—北向； 57#、58#、59#测深点在同一剖面，布极向为东南—西北向。工作布置见图1。

图1 工作布置图

3 经验系数法及电测深数据成果解释分析

3.1 经验系数法

岩层分界面的实际深度与曲线转折点的横坐标(即电性层起始点的供电电极距(AB/2)值)有一定关系，一般规律是岩层界面深度小于或等于曲线转折点的横坐标。实际深度与曲线转折点的AB/2值的比值叫深度修正系数。在山丘基岩地区找水中不断总结和改进研究成果，利用修正系数解释埋藏深度，一般可满足找水定井的要求。基岩地区深度修正系数见表1[2-3]。

表1 基岩地区深度修正系数表

3.2 电测深数据成果解释

为节省篇幅，以2#、3#、4#、57#、58#、59#点为代表予以解释，其电测深曲线如图2～图7所示。

图2 2#点电测深曲线图

图3 3#点电测深曲线图

图4 4#点电测深曲线图

图5 57#点电测深曲线图

图6 58#点电测深曲线图

图7 59#点电测深曲线图

通过对6个点电测深曲线对比分析，并经深度值修正计算可知，6个测深点处松散层覆盖较薄，约20 m。2#测深点从入岩到140 m，电测深曲线一直呈现上升趋势，为致密灰岩体，富水性弱，从171～245.5 m、258.5～284.5 m出现凹状，反映该处岩溶较发育，富水性强；3#测深点从入岩深度20～170 m，电测深曲线呈45°上升，富水性弱，174～193.5 m、213～336 m电测深曲线呈水平、下降趋势，说明此处富水性强；4#测深点电测深曲线形态和2#、3#点整体相似，但电测深曲线异常深度更大，从245～356 m曲线出现低阻异常，表明其岩溶发育更好，富水性更强。综合分析，由南向北(2#、3#、4#测深点)出现岩溶发育深度逐渐加深，富水性更强。

57#、58#、59#测深点表明新地层厚度在20 m左右，三条电测深曲线在下部都有低异常反应。57#测深点从200 m处电测深曲线陡升趋势变缓，从258.5 m深度处开始出现平直异常反应；58#点从190.5 m电测深曲线上升趋势变缓，出现平直异常，疑似赋水反应；59#点电测深曲线从20 m入岩到152.5 m曲线呈45°角陡升，从180 m开始曲线陡升趋势变缓,出现赋水反应，258.5～362.5 m曲线呈下降趋势、现凹状异常，说明底部可能岩溶发育。结合三个测深点的电测深曲线及在同一剖面的特点分析可知，赋水层埋深由东南—西北逐渐变浅，异常反应比较明显。

综上，基本查明了龙山镇周边石灰岩岩溶发育及其富水性特征，结合实际地形，成井位置选3#、59#处，分别为1号水井和2号水井。

4 钻探和抽水试验验证

4.1 钻探成孔及测井验证

龙山镇1号水井和2号水井测井曲线图如图8所示。

图8 测井曲线图

龙山镇1号水井终孔深度为275.35 m，经钻探揭露及测井确定基岩埋深17.35 m，与电测解释的20 m相差2.65 m，破碎带赋水位置为165～192.45 m、214.95～225.35 m、251.2～263.8 m，与电测含水层甚为吻合。

龙山镇2号水井终孔深度287.15 m，顶板埋深在20.65 m处，上部主要为黄土、黏土及黏土质砂；20.65～206.5 m、235.5～263.1 m、273.4～281.2 m由灰色石灰岩夹泥岩等组成；206.5～235.5 m、263.1～273.4 m、281.2～287.15 m岩溶发育，富水性较强。

4.2 抽水性验证

两口水井均在石灰岩段抽水2次，其中龙山镇2号水井作为观测孔非稳定流抽水1次。按《供水水文地质勘察钻孔工程质量验收标准》验收，优质2次，优质率100%，本次勘探抽水试验质量好，可以作为计算水文地质参数和评价地下水资源量的依据。1号井涌水量160 m3/h，2号井涌水量144 m3/h，远大于建设者50 m3/h的期望，因此索性成井，但下部含水层未能得到利用。抽水试验数据见表2。