搜索
专门水文地质学第三章水文地质勘探概述水文地质勘探水文地质勘探是在水文地质测绘的基础上进行的，它是水文地质测绘工作的继续和深入。其目的是通过各种勘探工程（钻探、坑探、槽探、物探等），进一步探明矿井设计开采地段的水文地质条件，为矿井设计和供水水源提供可靠的水文地质资料。在各种水文地质勘探工作种类中，钻探工作是最主要的一种。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探水文地质钻探是直接探明地下水的一种最重要、最可靠的勘探手段，是进行各种水文地质试验的必备工程，也是对地下水资料调查、水文地质物探成果所作地质结论的检验方法。1、水文地质钻探的目的其目的是通过各种钻探工程，进一步查明未来开采地段（地区）的水文地质条件，为分析煤田充水因素、预计矿井涌水量、地下水综合利用设计等提供可靠的水文地质资料。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探2、水文地质钻探的任务水文地质钻探的具体任务有以下7点：1）研究地质、水文地质剖面，进一步查明含（隔）水层的数目、层位、厚度、埋藏深度、分布状况、空隙性及隔水层的隔水性等。2）测定各个含水层中的地下水位（包括初见水位和静止水位）及其动态变化。3）测定含水层在垂直和水平方向上的透水性和含水性的变化。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探2、水文地质钻探的任务水文地质钻探的具体任务有以下7点：4）测定各个含水层之间、地下水与地表水之间的水力联系，以及断层的导水性。5）按规程要求取水样，分析研究地下水的物理性质和化学成分。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探2、水文地质钻探的任务水文地质钻探的具体任务有以下7点：6）按规定要求采取岩样和土样，分析研究岩石的水理性质、物理性质和力学性质。7）进行水文地质试验（主要指抽水试验），测定钻孔涌水量和含水层的水文地质参数，为计算坑道涌水量和地下水储量提供依据。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探3、水文地质钻孔的布置原则水文地质钻探是一项成本高、技术复杂的工作，在布置水文地质钻探时必须进行详细分析论证，力求以最少的钻探工作量取得较多的水文地质资料。1）总原则①投入最小、信息最大的原则②重点与宏观控制的原则③当前与未来变化结合的原则第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探3、水文地质钻孔的布置原则2）一般原则①由已知到未知、由浅入深、由疏到密由已知到未知，即钻孔首先布置在资料掌握较充分及较有把握的地段，然后再向外推移。由浅入深，是指钻孔首先应布置在首采区及第一开采水平深度内，且重点放在首采区，对深部的水文地质条件，也要布置一定数量的钻孔进行解。如在精查阶段的专门水文地质孔，要尽可能结合矿井设计的需要，着重布置在矿井的初期采区、第一水平直接充水含水层富水性强和断裂比较发育的地段。由疏到密，是指先在较大的范围内布置控制性的钻孔，然后逐步加密，以进一步深入了解勘探区的水文地质条件。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探3、水文地质钻孔的布置原则2）一般原则②任务明确、针对性强布置一个钻孔都必须有明确的目的，且能起到举一反三的作用。因此，应尽量布置在能控制各个不同的地质、水文地质剖面中含水层的典型地段上，并在不同地段的交接处适当加密。③机动灵活根据钻进过程中获得的资料，在有必要的情况下可适当修改原设计，使之更加符合实际情况。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探3、水文地质钻孔的布置原则2）一般原则④一孔多用水文地质钻孔应尽可能结合其它目的的布置，做到一孔多用。⑤综合考虑、整体安排布孔时，除应考虑上述因素外，还需考虑交通运输及钻孔的用水、排水条件等。对于水文地质钻探工程量、勘探线距、钻孔间距等，应根据矿区水文地质条件复杂程度、研究程度、矿床规模、勘探阶段及矿床储量等级而定。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探3、水文地质钻孔的布置原则3）实践经验根据实践经验，专门水文地质钻孔应布置的地段是：①能穿越主要含水层的地段；②大的断裂破碎带和岩溶发育地段；③地下水与地表水可能有水力联系的地段；④未来生产矿井首采区和矿产主要开采地段；⑤老窑、废矿坑等人工破碎带及与矿床充水有关的地段；⑥向斜构造的轴部。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探4、水文地质钻探过程中的观测与编录水文地质钻探成果是靠钻探过程中的观测和编录取得的。观测和编录还能及时发现问题并指导钻探施工，因此在钻探过程中水文地质观测和编录要及时。观测和编录的内容主要有：1）岩心观测；2）水文地质观测；3）水文地质钻探的编录工作第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探4、水文地质钻探过程中的观测与编录1）岩心观测岩心观测是确定地层岩性及其空隙性的主要手段。在水文地质钻探过程中，要求每次提钻后立即对岩心进行编号，仔细观察、描述、测量和编录。观测内容包括岩性、厚度、裂隙发育特征及充填胶结情况，计算岩心采取率及裂隙率或岩溶率。①岩心地质描述对岩心观察描述内容与对地面岩石露头描述的内容基本相同。重点放在判断岩石的透水性上。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探4、水文地质钻探过程中的观测与编录1）岩心观测②计算岩心采取率研究岩心采取率，可以判断坚硬岩石的破碎程度及岩溶发育强度，分析岩石的透水性和确定含水层位。一般基岩中,岩心采取率要求不得小于70％，构造破碎带、风化裂隙带、岩溶带中,岩心采取率不得小于30％。③统计裂隙率及岩溶率裂隙率或岩溶率，可统计全孔、某层位或某个深度内的，视要求而定。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探4、水文地质钻探过程中的观测与编录1）岩心观测④采取岩样或土样按设计层位和深度，采取岩样或土样，以供观察、鉴定、分析和实验之用。⑤准确划分含水层（段）按要求在终孔前在孔内进行综合物探测井，以准确划分含水层（段），取得有关参数资料。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探4、水文地质钻探过程中的观测与编录2）水文地质观测①冲洗液的观测冲洗液质和量的变化能反映钻进岩层的岩性和透水性。钻进过程中要随时观测冲洗液的消耗量及颜色、稠度和水温的变化，并记录其变化的位置。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探4、水文地质钻探过程中的观测与编录2）水文地质观测②孔中水位的观测当钻孔中揭露新的含水层时，孔内的水位会发生变化，所以在钻进过程中要随时测量孔中的水位。为不影响钻进工作，通常是利用起、下钻之间的时间间隙。当发现水位明显上升或下降时应测量其初见水位和稳定水位，并记录其位置和水位高程。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探4、水文地质钻探过程中的观测与编录2）水文地质观测③钻孔涌水现象观测孔口涌水，表明承压水头高于地面，应立即停钻，记录钻进深度，测定稳定水位和涌水量。④水温观测当钻进揭露不同含水层时，要分别测定其水温。对厚层含水层，要分上、中、下三段，分别测定地下水温度。测量水温时，应同时观测气温。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探4、水文地质钻探过程中的观测与编录2）水文地质观测⑤孔内现象观测钻进过程中对孔内发生的能帮助分析判断水文地质条件的各种现象都应进行观测和记录。这些现象包括：进尺突然变快、异常响声、钻具陷落、涌砂、孔壁坍塌等。当出现这些现象时都要分析产生原因并记录其位置及起止深度。⑥取水样评价地下水水质，一般可在测定含水层稳定水位后采取。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探4、水文地质钻探过程中的观测与编录3）水文地质钻探的编录工作水文地质钻探编录，就是将观察描述的现象，测量的数据和取得的实物，准确、完整、如实的进行整理、测算、编绘和记录的工作。编录工作包括：①认真整理岩心重点钻孔的岩心要长期保留，一般钻孔按规定保留缩样或标本。②用文字，详细地填写各种记录表（包括钻探编录表和各种观测记录表）。第三章水文地质勘探第一节水文地质钻探4、水文地质钻探过程中的观测与编录3）水文地质钻探的编录工作③绘制水文地质钻孔综合成果图表包括钻孔结构、地层柱状图、岩性及水文地质特征、岩心素描及采取率、裂隙与岩溶率、冲洗液消耗量、地下水水位、测井曲线、孔内现象等。以及水文地质试验和水质分析成果等。④钻孔小结对勘探线上全部水文地质钻孔成果资料进行综合分析、对比研究，得出水文地质规律，并作出相应水文地质剖面或平面图。第三章水文地质勘探小结1、岩芯观测1）岩心地质描述2）计算岩心采取率3）统计裂隙率及岩溶率4）采取岩样或土样5）准确划分含水层（段）2、水文地质观测1）冲洗液的观测2）孔中水位的观测3）钻孔涌水现象观测4）水温观测5）孔内现象观测6）取水样第三章水文地质勘探小结3、水文地质钻探的编录工作1）认真整理岩心2）用文字，详细地填写各种记录表3）绘制水文地质钻孔综合成果图表4）钻孔小结第三章水文地质勘探第二节水文地质物探水文地质物探––––是根据地下岩层在物理性质上的差异，借助于专门的物探仪器，通过测量、分析其物理场的分布、变化规律来进行水文地质调查的一种勘探手段。水文地质物探具有成本低、速度快、用途广泛的特点，是当前水文地质调查中不可缺少的勘查手段。第三章水文地质勘探第二节水文地质物探1、水文地质物探的基本原理不同类型或不同含水量的岩石之间存在着物理性质上的差异（包括导电性、导热性，热容量、温度、密度、磁性、弹性波传播速度及放射性等）。因此，我们可以借助各种物探测试仪器，测定出岩石或水体的某些物理特征值的变化，从而分析、推断出岩性、构造和岩层含水性的变化。例如，许多岩浆岩和石灰岩的视电阻率（ρs）常常可达n×（102—103）欧姆·米；而泥岩、粘土的视电阻率值只有十到几十Ω·m。第三章水文地质勘探第二节水文地质物探1、水文地质物探的基本原理（1）在导电性方面：水是一种良导体，因此岩石的含水量及水本身的矿化度，对岩石的视电阻率值有很大的影响。厚层石灰岩的无水地段的ρs值常常大于500Ω·m，比有水地段高很多。第三章水文地质勘探第二节水文地质物探1、水文地质物探的基本原理（2）在磁性方面：不同种类的岩石之间也有较大差别，如许多岩浆岩中的金属元素含量相对较丰富，磁性较强；多数沉积岩的磁性均较弱。因此，当磁法剖面跨过这两种岩石时，便会有显著的磁力差异。第三章水文地质勘探第二节水文地质物探1、水文地质物探的基本原理（3）在放射性强度和热辐射强度方面：不同类型的岩石，以及岩石中富水和贫水地段之间，也常有较大的差异。从下图所示的热行为剖面上可清楚地显示出断裂富水带的平均辐射温度（地面下0.8m）要比断裂两侧分册地带低7－11℃。第三章水文地质勘探第二节水文地质物探1、水文地质物探的基本原理第三章水文地质勘探第二节水文地质物探2、水文地质调查中使用的物探方法简介在水文地质调查中使用的物探方法有两大类：（1）地面物探方法，（2）地球物理测井。现将各种物探方法在水文地质调查中的作用，即能解决的水文地质问题简介于下。第三章水文地质勘探第二节水文地质物探2、水文地质调查中使用的物探方法简介（1）电阻率法原理：岩石的电阻率与岩石的矿物成分、结构、孔隙度、含水量及地下水的矿化程度有关。通过测量岩石的电阻率值，分析推断地质体的水文地质特征，从而解决有关的地质问题。第三章水文地质勘探第二节水文地质物探2、水文地质调查中使用的物探方法简介1）电阻率法可用于查明下列水文地质问题：（1）确定含水层的分布、厚度及埋深、寻找古河道、古冲洪积扇等；（2）寻找断裂破碎带和岩溶发育带的分布、位置、圈定富水带，确定覆盖层及风化层的厚度等；（3）划分咸淡水界面，寻找淡水透镜体；（4）估算水文地质参数等。第三章水文地质勘探第二节水文地质物探2、水文地质调查中使用的物探方法简介1）电阻率法适用条件：（1）所测含水层的视电阻率与顶底板岩石的视电阻率有显著差别；（2）含水层分布范围较大；（3）含水层埋藏深度不大，小于100米。第三章水文地质勘探第二节水文地质物探2、水文地质调查中使用的物探方法简介2）自然电场法原理：这种方法是以地下存在的天然电场作为场源。由于天然电场主要是与地下水通过岩石孔隙、裂隙时的渗透作用及地下水中离子的扩散、吸附作用有关。因此，可根据在地面测量到的电场变化情况，查明地下水的埋藏、分布和运动状况。第三章水文地质勘探第二节水文地质物探2、水文地质调查中使用的物探方法简介2）自然电场法可用于：（1）寻找掩埋的古