摘要：水文地质钻探是勘探开发地下水的一个重要技术手段，由于其设备复杂、成本高、施工技术复杂且工期长，对整个勘查的完成、勘查项目的投资均起决定性作用，为合理的开发利用、保护或补给地下水提供所需的资料。本文主要探讨钻探工作必须遵循的基本要求，并深入研究了水文地质钻探技术的多种方法。
关键词：水文地质钻探；钻探技术
引言
水文地质钻探是指对地下水的埋藏条件和运动规定进行分析，与地质钻探相比，水文地质钻探的特征是产生的钻孔直径更大，钻进方法较为复杂，运用的设备类型也更加繁多，水文地质钻探可以进行水质勘探和探采，通过钻探观察地层的岩芯和水样，为地下水资源开发提供科学的依据。
1钻探工作的基本要求
（1）水文地质钻探是以获取准确可靠的水文地质资料，满足地质设计要求，达到地质设计目的进行的，因此，在进行钻探设计和施工中采取切实可行的最优方法与工艺，满足地质设计要求，还要努力提高地质、施工设计的准确程度，以便最大限度地减少因设计不当而造成的损失；（2）在钻探工程施工的全程中，要始终贯彻“优质、高效、低耗、质量”和“安全第一”的原则，推广应用钻探新设备、新方法、新工艺，提高经济效益，同时，在加强全面质量管理的活动中，既要反对单纯追求进尺，也要反对忽视安全和不注重经济效益，片面追求脱离实际的技术要求，提交的资料必须真实、准确、可靠，对伪造钻孔原始资料数据者，必须严肃处理；（3）从事水文地质钻探的全体人员，必须认真学习和严格遵守本规程，在贯彻执行时允许施工单位依据具体情况制订实施细则或补充规定。
2完善矿井水文地质钻探工作质量的措施
2.1 选择科学合理的钻探设备
在选择钻探设备过程中，要完善钻探效率，应该根据实际情况选择合适的钻机，调整钻机参数，提高设备的先进性，确保施工可以顺利进行，平时也应该强化对钻机的维护工作，如果发现钻头出现磨损问题，应该及时更换钻机，确保提高钻机效率。
2.2 完善钻探工艺
在进行钻探工作中，应该根据当地的水文条件，在分析水文变化情况的基础上，分析钻探使用情况，并将数据记录下来，防止钻头出现破损造成事故发生，技术人员应该分析泥浆翻浆的速度，并分析泥浆颜色，确保钻进工作顺利进行，如果在钻进过程中遇到断层，应该判断复杂地形的水力联通情况，选择合适的钻杆，防止断层处的岩石造成卡钻问题。
2.3 改良钻孔布置
在进行水文地质钻探工作中，应该按照不同功能使用不同的探孔，在实验和开采过程中，要将探孔分开使用，应先将当地的水文资料收集好，然后在布孔的过程中要遵循相应原则，在设计钻孔参数过程中，应该充分考虑钻孔类型及当地出水量，防止产生大量废孔，提高孔的利用效率。
2.4 完善人员培训
随着高科技产品逐渐投入到水文地质钻探工作中，设备逐渐实现自动化，对相关的施工人员也提出了更高的要求，施工人员不仅要掌握钻探知识，学会使用相关设备，还要对技术操作规范有更深入的了解，并且在实际工作中提高应变能力，提高施工效率。
3水文地质钻孔的基本类型
3.1勘探孔
通常只在小、中比例尺的区域水文地质普查中布置，一般要通过钻探取心进行地层描述和简易水文地质观测，主要用于了解矿区地质和水文地质情况，如地层的岩性、构造、含水层数、厚度、埋深和结构等，钻进时除需采取岩芯进行观测和描述外，一般还应进行简易水文地质观测。
3.2试验孔
在各种比例尺的水文地质普查与勘探中布置，一般要进行单孔稳定流抽水试验，必要时要进行多孔非稳定流抽水试验，以获取不同要求的水文地质参数，评价与计算地下水资源，主要用于抽水试验，同时也可用于了解水文地质情况，一般需要做分层观测、分层抽水，或多孔、群孔抽水试验，通常采用较大孔径。
3.3观测孔
有抽水试验观测孔和长期观测孔（长观孔）两种，通常只在大、中比例尺的水文地质勘探中布置，主要用于指定层段抽水试验时地下水位观测和地下水长期动态观测，了解水文地质条件或采取水样、岩样，用于试剂的投放和检测。
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3.4开采孔
在各种比例尺的水文地质普查与勘探中均会遇到，钻孔结构应满足一定的水量、水质要求，对于探采结合孔，为满足了解水文地质条件和抽水试验的需要，可采用小口径钻进取芯，然后大口径扩孔成井的施工方法。
3.5探放水孔
主要用于探明掘进巷道前方一定距离内的水文地质条件，或用于矿井地下水疏降、井下水文地质试验等，探放水孔多在井下施工，也可由地面施工，利用井下钻探进行勘探，不仅可以节省钻探进尺，还可以扩大勘探空间。
4水文地质钻孔的结构设计
4.1孔深的确定
钻孔的深度应根据钻孔的目的要求、地质条件，并结合钻探技术条件来确定，钻孔的深度取决于含水层底板的深度，对于厚度较大的含水层，揭穿整个含水层较困难，应按以下原则确定孔深：对基岩含水层，钻孔应穿透含水层的主要富水段或富水构造带；对岩溶含水层，钻孔应穿透岩溶发育带；根据钻探设备所允许的深度范围和目前可能的开采深度确定孔深。
4.2孔径的确定
孔径的大小取决于钻孔的类型、钻孔的结构、抽水设备及对钻孔出水量大小的要求，孔径设计的内容包括开孔直径、终孔直径和变径尺寸的确定，用于探明水文地质条件的勘探孔、抽水试验孔和地下水动态观测孔，一般为小口径，抽水孔和观测孔常需要变径止水，用于供水目的的开采孔、探采结合孔或水位疏降孔，则要求采用较大的口径，以满足安装抽水设备和一定的抽水量要求，在松散地层中其口径多在400mm以上，在基岩中一般也应大于200mm，对于结构比较复杂的钻孔，设计孔径时应首先确定终孔直径，再根据变径次数和变径尺寸，由下向上逐步推定钻孔的开孔直径。
4.3终孔直径的确定
终孔直径的大小主要取决于预计钻孔的出水量、过滤器的尺寸和抽水设备的类型等，根据有关试验资料证明，钻孔涌水量是随着钻孔直径的增加而增加的，但增加到一定数值后，当孔径继续增大时，钻孔出水量增加的数量会逐渐减少，在浅部松散覆盖层和基岩破碎带，为维护孔壁稳定，必须在孔内下护壁井管、过滤器，有时还要在井管与井壁之间充填滤料。
4.4确定变径的深度和尺寸
根据已确定的终孔直径，再按预计要求隔离的含水层个数及止水方法、部位和要求，并考虑孔壁的稳定程度等多种因素，来确定钻孔变径与否、变径的深度和变径尺寸，以及下套管的深度和直径，一般在下列情况下需要变换孔径进行止水：（1）有多个含水层，需要取得分层水文地质参数；（2）需要隔离水质较差的含水层；（3）需要有选择地疏降或开采某一含水层；（4）需要维护松散层和岩层破碎带的孔壁。
4.5确定开孔直径
根据已确定的终孔直径、变径次数和尺寸，自下而上逐级推定开孔直径，开孔孔径除满足孔内最大一级过滤管和填料厚度的要求外，还应满足在钻孔中的浅部松散覆盖层和基岩破碎带下入护壁管的要求，供水孔还应考虑所用抽水设备的外部尺寸的要求，因此，一般水文地质钻孔的开孔直径都大于终孔直径。
4.6过滤器的设计
过滤器是指安装在钻孔中含水段的一种带孔的井管，它的作用是保证含水层中的地下水顺利地进入井管中，过滤器一般安装在与抽水含水层相对应的位置，其长度一般与含水层的厚度相一致，管径及孔隙率则取决于钻孔出水量的要求和含水层的性质。
5水文地质钻孔的原则
水文钻探技术复杂，必须严谨认真的对待钻探工作，力求达到科学性和经济性双重效果，第一，钻孔位置的确定，要将代表性和控制意义加以全面考虑，要将“一孔多用”作为钻孔布置的考虑因素之一，合理规划达到综合长期使用的效果。第二，水文钻孔的任务不同，有的是探查水文地质条件，还有的是寻找基岩富水带或者确定地质参数的，如果钻孔目的不同，那么钻孔的布置方案也是相异的。第三，水文地质钻孔应布置成勘探线的形式，便于对区域水文地质条件的变化规律进行认知。以供水勘查为目的的勘探孔，按总原则布置钻孔时，应考虑勘探和开采结合，钻孔多应布置在含水层富水性最好、成井把握性最大的地段，以查明区域水文地质条件为目的布置的钻孔，多布置成勘探线的形式，必须考虑拟采用的地下水资源评价方法，勘探孔所提供的资料应满足建立正确的水文地质概念模型、进行含水层水文地质参数分区和控制地下水流场变化特征的要求。
参考文献：
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[2]沈霞.阐述工程地质勘察中水文地质的若干问题[J].建材与装饰，2011.
[3]李有强.水文地质钻探技术现状与发展方向[J].化工管理，2014.
论文作者:李斌
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/28
标签：水文地质论文; 钻孔论文; 含水层论文; 直径论文; 孔径论文; 地下水论文; 水文论文; 《基层建设》2018年第8期论文;