地质钻孔多层抽水试验技术应用研究

摘 要：本文试图通过对一个地质钻孔进行多层（或三层以上）抽水试验技术的研究，达到能比较充分的掌握局部区域水文地质情况，从而节省投资。

关键词：抽水试验；分层；止水

引 言

钻孔抽水试验前，应根据试验地段的地质结构、水文地质条件和不同勘察阶段，编制钻孔抽水试验任务书。

1 基本规定与要求

1.1 抽水试验孔选择和布置

多孔抽水试验，宜布置1～2条观测线。一条观测线时，应垂直地下水流向布置；两条观测线时，应分别垂直和平行地下水流向布置。

对岩性变化大的松散含水层和裂隙含水岩体，应布置两条观测线。一条沿岩性变化大的方向或透水性强的方向布置，另一条应与前一条垂直布置。

1.2 抽水试验降深和稳定延续时间

稳定流抽水试验应进行三次降深。降深值应以在抽水孔测压管测得的为准。各次降深的差值宜相等。稳定流抽水试验降深顺序，松散含水层宜从小到大，逐渐增大；基岩含水层宜从大到小。抽水孔水位最小降深值，单孔抽水试验时不应小于0.5m；多孔抽水试验时，应保证最远观测孔的降深不小于0.1m，或各相邻观测孔的水位降深差不小于0.2m。抽水孔水位最大降深值，潜水含水层抽水时，不宜大于含水层厚度的0.3倍；承压含水层抽水时，不应降到含水层顶板以下。

2 抽水试验部分技术要求

2.1 试验孔段或抽水试段

一般根据设计判定相应层位即可。在一个探索性的——普查矿区，则要依据主勘矿体确定矿体顶板、底板，结合矿体顶板、底板所属含水层的富水性差异，第四系覆盖层岩性特征及渗透性，矿体倾角（可能的合理的开采方式），确定抽水试段。

2.2 抽水层位

当矿体产状较平缓时，矿体底板含水层富水性较顶板的强，矿坑充水以底板含水层为主要，硐采，这样的情况使用分层抽水，并且仅抽底板含水层的。

当矿体产状较陡立时，矿体底板含水层富水性较顶板的强，矿坑充水以底板含水层为主要，硐采，这样的情况使用分层抽水，并且仅抽底板含水层的。

当矿体产状陡立时，矿体顶板含水层富水性与底板的相近，矿坑充水方式为顶板、底板含水层充水，硐采，这样的情况使用混合抽水，求取顶板、底板含水层的综合渗透参数。矿体产状较平缓时，矿体顶板含水层富水性与底板的相近，矿坑充水方式为顶板、底板含水层充水，硐采，这样的情况使用混合抽水，求取顶板、底板含水层的综合渗透参数。

2.3 水温、气温观测时间的要求

抽水试验开始的时候，即应该在涌水中以每1～2h一次的时间间隔测量水温，同时测量气温。直至抽水试验结束的时候在再提水或抽水。

2.4 水位、流量稳定时间的要求

稳定时段延续时间宜根据含水层的特征，补给条件确定。单孔抽水试验最低不少于8h，潜水层抽水、带观测孔抽水和有越流以及潮汐影响的抽水，必须适当处长。

3 关于分层抽水试验技术的改进

3.1 以往常规做法的缺点

（1）工序繁琐。取不同层位的地下水，需要下入、提起，然后再下入、提起，反复操作2次，施工时间长，减低效率。

（2）事故隐患大。由于在抽水试验中，下入、提起钻具的次数较多，在操作中存在的事故隐患大，如果稍不注意，可能使钢管脱落，造成严重事故，对影响很大，有的可能造成水井报废。

（3）对操作者的要求高，在抽取上层水时，需要下入带有“反丝脑袋”的反丝钢管，下到位后，需要将反丝反开，使下部的钻杆和下部的反思钢管留在井内，在这一过程中，要求操作者经验丰富、技术水平高，否则可能造成下入时反丝反不开，或者准备提起时，反丝对不上。

3.2 分层抽水技术改进

（1）止水材料的选择。止水材料必须具备个税型号，无毒、无嗅、不污染水质等条件。在探取结合井的施工中，永久性止水材料一般选用粘土。将粘土制成粘土球，用前置好、晾干，达到表面风干，内部湿润，柔软的标准。

（2）止水部位的选择。止水部位的选择在良好的隔水层处，隔水层厚度5～10m，并根据岩屑和电测井资料，准确掌握隔水层的位置、厚度。

（3）永久性止水工艺。首先填入砺料，在填砺过程中，随时测量砺料面的高度，为防止砺料不实而在洗井过程中下沉，因此将砺料填至185cm处，然后投入粘土球进行管外止水。在投粘土球过程中，粘土球应该从孔口井管四周均匀缓慢地投入孔内，不能只从单一的方位投入，每投入1～2m要探测一次，当填至175cm时，改为回填砺料，这样就完成了永久止水工艺。

（4）分层抽水的水泵将来生产时可否利用问题。分层抽水试验施工，属于勘查阶段，选用的泵是在现有资料的基础上，作出判断而选择扬程、流量、耐温等参数。

如果抽水试验结果与水泵的使用参数较接近，可以使用该型水泵。如果参数出入较大，建议再换适宜的泵型。

（5）关于分层抽水的分隔器是否永久设置问题。分层抽水的目的是用分隔器隔断上层650m丰富的地下水，试抽下部650m以下的温度较高的地下水。当下部地下水大于200m3/D，达到目的时，分隔器永久设置，使用寿命与井管一致，可达30年以上。当下部地下水小于200m3/D，决定利用上部水时，分隔器可提拔出井，也可放置在井中，不影响井的使用。

3.3 止水效果的检验

在井内下入止水器后，采用水位压差：测定止水后井管内外的水位，采用抽水的方法造成井管内、外的水位差，并使其差值达到10m或抽水试验时的最大降深值时，稳定0.5h，若，需要检查止水器，重新止水。

4 研制中的技术难点及解决措施

4.1 双封止水器的密封问题

抽取下层地下水时，短钻杆上的锥体与内锥盘必须密封好；抽取上层地下水时，短钻杆上部与密封垫必须密封好，如何解决密封问题是一大关键。设计了锥形密封，不仅密封性能可靠，而且价格品便宜。采用橡胶密封垫，经试验，密封效果好。

4.2 压缩止水器

压缩止水器上的封隔材料采用海带，海带遇水膨胀，达到止水效果，但是海带在下入过程中，可能会损坏，从而影响止水效果。将海带编成辫带状，在辫带中间穿有一铁丝，防止辫带损坏。又用棉布加工了小型水泥袋，直径大约3cm。泥袋装满水泥后与海带交替缠绕，更增加了止水效果。

随着社会的进步和科学的发展，对工程地质勘察的技术要求越来越高，对地质条件定性的分析和判断已无法满足技术发展的需要，设计人员往往要求地质技术人员对地质条件及不良地质现象做出定量的评价。在应用多种勘察手段的同时，也对钻探这一最直接的勘探手段提出了更高的要求。在工程地质勘察中，钻探最主要的目的就是采取岩心，这是获得直接的、真实的地质资料的主要手段。通过钻探采取到能保持地层原始结构状态和物理力学性状的岩样，是钻探技术人员努力的方向。

5 结 语

实践证明，该套分层抽水装置简易可行，效果明显，操作简单，适宜推广。在使用过程中，应该首先往下压，使压缩止水器起到作用，然后抽取上层水。上层水抽取结束后，提动双封止水器，抽取下层水，在提动过程中，注意提起的高度，不能超过1.5cm，为防止损坏压缩止水器的密封效果。

防止损坏压缩止水器的密封效果。在进行分层抽水试验时，有些地区可能会发现各含水层水质一样或相近，这并不是装置出问题，而是由于该地区临近有水井，并且该水井没有进行管外止水，从而造成各含水层串连。在实际应用中，该装置也存在一些问题。

参考文献

[1]GB50027-2001.供水水文地质勘察规范.

[2]DL5013.水电水利工程钻探规程.

[3]SL25-92.水利水电工程钻孔压水试验规程.