1、安徽省煤田一队地质员培训课程安徽省煤田一队地质员培训课程水文地质工程地质勘探水文地质工程地质勘探安徽理工大学地球与环境学院安徽理工大学地球与环境学院刘启蒙刘启蒙 博士博士 教授教授一、水文地质勘探一、水文地质勘探二、水文地质试验二、水文地质试验三、水文地质勘探成果三、水文地质勘探成果四、工程地质勘察四、工程地质勘察五、矿区水文地质勘察工作方法五、矿区水文地质勘察工作方法内容提要内容提要第一章第一章 水文地质勘探水文地质勘探一、一、水文地质钻探的重要性和任务水文地质钻探的重要性和任务二、二、水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则三、三、水文地质钻探的技术要求水文地质钻探的技术要求四、四、水
2、文地质钻探的观测与编录水文地质钻探的观测与编录第一节第一节 水文地质钻探水文地质钻探1、水文地质钻探的重要性、水文地质钻探的重要性u在水文地质勘察中，水文地质钻探是最在水文地质勘察中，水文地质钻探是最主要主要的、最的、最可靠可靠的手段，可直接揭露地下水的手段，可直接揭露地下水(含水层含水层)，是，是对水文地质测对水文地质测绘、水文地质物探的检验。绘、水文地质物探的检验。u一孔多用：兼作取样、试验、观测、开采和防治地下水一孔多用：兼作取样、试验、观测、开采和防治地下水之用之用u钻孔结构复杂，施工要求严格，工期长、费用高。钻孔结构复杂，施工要求严格，工期长、费用高。一、水文地质钻探的重要性和任务一
3、、水文地质钻探的重要性和任务亚洲第一钻亚洲第一钻 20022002年年1010月月1010日上午日上午1010时，亚洲第一钻，在江苏省时，亚洲第一钻，在江苏省东海县毛北村工程现场正式开钻，寻探东海县毛北村工程现场正式开钻，寻探最接近地球地芯最接近地球地芯的一点，以便提取的一点，以便提取地芯地芯材料进行地质科学研究。材料进行地质科学研究。该工程采用该工程采用“组合工程钻探技术组合工程钻探技术”和和“双孔方案双孔方案”，即在施工难度极大的即在施工难度极大的50005000米深钻之前，米深钻之前，先钻一个先钻一个20002000米米的先导孔的先导孔，根据，根据20002000米的实际探寻结果，在先导
4、孔的基米的实际探寻结果，在先导孔的基础上，钻出础上，钻出50005000米的深井。米的深井。“伸入地球内部的望远镜”亚洲第一钻，世界第三深井亚洲第一钻，世界第三深井u深深5118.205118.20米，中国江苏东海，总投资约米，中国江苏东海，总投资约1.51.5亿亿元人民币元人民币,整整个工程项目历时为个工程项目历时为2002.10.10.-2005.3.272002.10.10.-2005.3.27。u亚洲第一个深部地质作用长期观测实验基地；亚洲第一个深部地质作用长期观测实验基地；u亚洲第一个研究地幔物质的标本岩芯馆和配套实验室。亚洲第一个研究地幔物质的标本岩芯馆和配套实验室。u世界世界No
5、1No1：1226212262米，前苏联，科拉半岛米，前苏联，科拉半岛 世界世界No2No2：91009100米，德国米，德国中国工程院院士许志琴 2、水文地质钻探的任务、水文地质钻探的任务u研究地质、水文地质研究地质、水文地质剖面剖面，确定含，确定含(隔隔)水层的层位、厚度、水层的层位、厚度、埋藏深度、岩性、分布状况、空隙性和隔水层的隔水性；埋藏深度、岩性、分布状况、空隙性和隔水层的隔水性；u测定各含水层中的地下水位测定各含水层中的地下水位(包括包括初见初见水位与水位与稳定稳定水位水位)，各，各含水层之间及含水层与地表水体之间的水力联系；含水层之间及含水层与地表水体之间的水力联系；u进行水文
6、地质进行水文地质试验试验，测定各含水层的水文地质参数，为防治，测定各含水层的水文地质参数，为防治矿井水和开发利用地下水提供依据矿井水和开发利用地下水提供依据u进行地下水动态进行地下水动态观测观测，预测其动态变化趋势；，预测其动态变化趋势；u采采取取水水样样做水质分析，采取岩样和土样做岩土的水理做水质分析，采取岩样和土样做岩土的水理性质和物理力学性质试验；性质和物理力学性质试验；u在可供利用的情况下，可作排水在可供利用的情况下，可作排水疏干疏干孔、孔、注浆注浆孔、供孔、供水水开采开采孔、孔、回灌回灌孔或长期动态孔或长期动态观测观测孔之用孔之用水文地质钻孔的基本类型水文地质钻孔的基本类型u水文地质
7、水文地质勘探勘探孔：又称孔：又称一般水文地质孔一般水文地质孔，主要用于了解，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。层数、厚度、埋深和结构等。u试验试验孔：主要用于抽水试验，也可用于了解水文地质情孔：主要用于抽水试验，也可用于了解水文地质情况。况。u观测观测孔：主要用于指定层段抽水试验时地下水位观切和孔：主要用于指定层段抽水试验时地下水位观切和地下水长期动态观测，同时了解水文地质条件或采取水地下水长期动态观测，同时了解水文地质条件或采取水样、岩样。样、岩样。u开采开采孔：主要用于地下水开采或矿区地下水
8、水位疏降。孔：主要用于地下水开采或矿区地下水水位疏降。u探放水探放水孔：主要用于探明掘进巷道前方一定距离内的水孔：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、井下水文地质试文地质条件，或用于矿井地下水疏降、井下水文地质试验等。验等。试验孔、观测孔、开采孔和探放水孔统称试验孔、观测孔、开采孔和探放水孔统称专门专门水文水文地质孔。地质孔。水文地质钻孔的基本技术要求水文地质钻孔的基本技术要求遵循准则：遵循准则：必须贯彻执行必须贯彻执行先先水文地质测绘与物探，后钻探施水文地质测绘与物探，后钻探施工以及坚持工以及坚持“先先踏勘、后设计踏勘、后设计”和和“先先设计、后设计、后施
9、工施工”的工作程序。的工作程序。在施工全过程中，始终贯彻在施工全过程中，始终贯彻“优质、高效、低耗、优质、高效、低耗、安全安全”和和“质量第一质量第一”的原则，推广应用钻探新的原则，推广应用钻探新设备、新方法、新工艺，提高经济效益。设备、新方法、新工艺，提高经济效益。反对单纯追求进尺，反对忽视安全和不注重经济效益反对单纯追求进尺，反对忽视安全和不注重经济效益二、二、水文地质钻孔的布置水文地质钻孔的布置基本原则基本原则u以线为主，点线结合以线为主，点线结合u以疏为主，疏以疏为主，疏密密结合结合u以浅为主，深浅结合以浅为主，深浅结合u以探为主，探采结合以探为主，探采结合u一般任务与专门任务相结合一
10、般任务与专门任务相结合u设计与施工相结合设计与施工相结合用最少的工程量、用最少的工程量、最低的成本、最低的成本、最短的时间，最短的时间，获得质量最高、获得质量最高、数量最多的数量最多的水文地质资料。水文地质资料。塔里木盆地准格尔盆地（一）松散沉积区水文地质（一）松散沉积区水文地质 勘探钻孔的布置勘探钻孔的布置1 1、山间盆地、山间盆地u主要勘探线：应沿主要勘探线：应沿山前至盆地中心方向山前至盆地中心方向布置。布置。u边缘边缘钻孔钻孔-为了控制盆地的边界条件，以查明山区地下水为了控制盆地的边界条件，以查明山区地下水对盆地新生代含水层的对盆地新生代含水层的补给补给条件。条件。u内部内部钻孔钻孔-控
11、制主要含水层在水平和垂直方向上的变化规控制主要含水层在水平和垂直方向上的变化规律。律。2 2、山前倾斜平原地区、山前倾斜平原地区u主要主要勘探线应勘探线应平行平行冲、洪积扇轴冲、洪积扇轴 辅助辅助勘探线应勘探线应垂直垂直冲、洪积扇轴冲、洪积扇轴A AA AB BB B1 12 23 34 45 512345砂砾石带 粗粒沉积交错过渡带 粘性细土带3 3河流平原地区河流平原地区u勘探线勘探线垂直垂直于主要的现代（古代）于主要的现代（古代）河道河道方向布置，查方向布置，查明古河道的分布规律和主要含水层在水平和垂直方向明古河道的分布规律和主要含水层在水平和垂直方向上的变化。上的变化。亚砂土细砂粉砂亚
12、粘土粘土河床河床4 4、滨海平原地区、滨海平原地区u勘探线应勘探线应垂直垂直海岸线布置，在海海岸线布置，在海滩、砂堤、各级海成阶地上，均滩、砂堤、各级海成阶地上，均应布置勘探孔，以查明含水层的应布置勘探孔，以查明含水层的岩性、岩相、富水性等变化规律。岩性、岩相、富水性等变化规律。（二）裂隙岩层分布地区（二）裂隙岩层分布地区u 风化风化裂隙水的勘探线：一般裂隙水的勘探线：一般沿沿（平行）河谷（平行）河谷至至分水岭的方向，孔深一般小于分水岭的方向，孔深一般小于100m100m。u 层间层间裂隙水或裂隙水或构造构造富水带的勘探线：富水带的勘探线：垂直垂直含水水层或含水带含水水层或含水带走向走向的方向
13、，孔的方向，孔深一般深一般100m100m 200m200m。风化带示意图第四系地层强风化花岗岩强风化片麻岩中风化片麻岩中风化花岗岩（三）岩溶地区（三）岩溶地区u北方岩溶水北方岩溶水盆地盆地：主要的勘探线应沿区域岩溶水的：主要的勘探线应沿区域岩溶水的补给区补给区到到排泄区排泄区的方向布置，以查明不同地段的岩溶发育规律。的方向布置，以查明不同地段的岩溶发育规律。南方岩溶管道：查明主要的地下暗河位置。排泄区补给区孔深龙桥暗河出口龙桥暗河出口 重庆市奉节重庆市奉节-湖北省恩施市全长湖北省恩施市全长50公里，为公里，为地球上最长的暗河。地球上最长的暗河。三、三、水文地质钻探的技术要求水文地质钻探的技术
14、要求u钻孔结构钻孔结构u孔斜要求孔斜要求u隔离止水隔离止水u冲洗液冲洗液u钻探工艺钻探工艺（一）钻孔结构（一）钻孔结构 钻孔结构钻孔结构-是指由开孔至终孔的是指由开孔至终孔的深度内钻孔孔径的变化，深度内钻孔孔径的变化，包括包括孔径、孔段孔径、孔段和和孔深孔深。管外封堵管外封堵井管井管沉淀管沉淀管岩溶含岩溶含水层水层劣质劣质水层水层井壁井壁填砾填砾过滤过滤器器 钻孔结构的确定是根据钻孔类型、水文地钻孔结构的确定是根据钻孔类型、水文地质条件、终孔直径及深度、钻进工艺方法、抽质条件、终孔直径及深度、钻进工艺方法、抽水方法及钻探设备等因素水方法及钻探设备等因素综合确定综合确定。A 井管：包括井壁管、过
15、滤管、沉淀管的直径、井管：包括井壁管、过滤管、沉淀管的直径、孔段和深度。孔段和深度。B 填砾、止水与固井位置及深度。填砾、止水与固井位置及深度。钻孔具体结构钻孔具体结构:以勘探孔为例以勘探孔为例 1 1、孔深孔深 一般应一般应切穿切穿含水含水层，终孔深度主要取层，终孔深度主要取决于含水层决于含水层底板底板埋藏埋藏深度。深度。隔水顶板隔水底板层状含水层层状含水层基岩含水层基岩含水层，钻孔应穿透含水层的主要，钻孔应穿透含水层的主要富水段富水段或富水构造带；或富水构造带；岩溶含水层岩溶含水层，钻孔应穿透岩溶，钻孔应穿透岩溶发育带发育带；根据钻探设备根据钻探设备所允许所允许的深度范围或的深度范围或可能
16、可能的开采的开采深度确定孔深；深度确定孔深；地下水开采孔或长期疏干降压孔的钻孔还应考地下水开采孔或长期疏干降压孔的钻孔还应考虑虑沉淀管沉淀管的长度，一般为的长度，一般为3m3m 5m5m。特殊特殊情况确定孔深：情况确定孔深：2 2、孔径、孔径u孔径的大小孔径的大小取决取决于钻孔的类型、钻孔的结构、抽于钻孔的类型、钻孔的结构、抽水设备及对钻孔出水量大小的要求。水设备及对钻孔出水量大小的要求。u孔径设计的孔径设计的内容内容包括：包括：变径尺寸和止水终孔直径开孔直径过滤器终孔直径终孔直径u主要取决于预计钻孔的主要取决于预计钻孔的出水出水量量、过滤器过滤器的尺寸和的尺寸和抽水设抽水设备备的类型等。的类
17、型等。试验证明，钻孔试验证明，钻孔涌水量涌水量是随是随着钻孔直径的增加而增加，着钻孔直径的增加而增加，但增加到一定数值后，当孔但增加到一定数值后，当孔径继续增大时，钻孔出水量径继续增大时，钻孔出水量增加的数量会逐渐减少，甚增加的数量会逐渐减少，甚至不再增加。至不再增加。孔半径孔半径mm流量L/s 在浅部松散覆盖层和基岩破碎带，为保证进水、维护在浅部松散覆盖层和基岩破碎带，为保证进水、维护孔壁稳定，必须在孔内下护壁井管、孔壁稳定，必须在孔内下护壁井管、过滤器过滤器，有时还要在井，有时还要在井管与井壁之间充填滤料。管与井壁之间充填滤料。一般抽水孔直径应比过滤器大一般抽水孔直径应比过滤器大l l2
18、2级级，观测孔应大，观测孔应大1 1级。级。常用井管规格表常用井管规格表管径管径mm7389108127146168219273325377426钻头钻头mm7591110130150174225280335385455过滤器过滤器u安装在钻孔中安装在钻孔中含水层处的带孔的井管。含水层处的带孔的井管。u作用作用：保证含水层中的地下水顺利地进入井管中，同时防止：保证含水层中的地下水顺利地进入井管中，同时防止井壁坍塌及含水层的细粒物质进入井中而造成井孔淤塞。井壁坍塌及含水层的细粒物质进入井中而造成井孔淤塞。u安装：一般与安装：一般与抽水含水层的厚度抽水含水层的厚度相一致。相一致。u管径、孔隙率：取
19、决于出水量要求和含水层性质。管径、孔隙率：取决于出水量要求和含水层性质。过滤器类型过滤器类型圆孔 缝隙 包网 缠丝钢筋骨架 笼状 筐状 填砾抽水设备抽水设备井径大于抽水设备的外部尺寸钻头决定井径尺寸泵安装在取水管上终孔直径终孔直径钻钻 孔孔 类类 型（用型（用 途）途）终终 孔孔 直直 径径（mm）地质勘探孔（以取岩芯为主）地质勘探孔（以取岩芯为主）91一般水文一般水文地质钻孔地质钻孔抽水孔抽水孔较过滤器直径大较过滤器直径大1-2级，填砾时大级，填砾时大150-200观测孔观测孔较过滤器直径大较过滤器直径大1级级探采结合钻孔探采结合钻孔较过滤器直径大较过滤器直径大2级，填砾时大级，填砾时大15
20、0-200出水量出水量过滤器过滤器抽水设备抽水设备钻孔类型钻孔类型变径止水变径止水 变径止水的一般情况？变径止水的一般情况？u需要取得需要取得多个多个含水层中各含水层中各分层分层的水文的水文地质参数地质参数u需要需要隔离隔离水质较差的含水层水质较差的含水层u需要有选择地需要有选择地疏降疏降或或开采开采某一含水层某一含水层u需要需要维护维护松散层和岩层破碎带的孔壁松散层和岩层破碎带的孔壁变径止水类型变径止水类型：同径同径止水止水 异径异径止水止水 联合联合止水止水同径止水同径止水适用条件：浅孔或中深孔水文地质条件较简单同径到底、单层套管填砾支撑止水同径止水同径止水 在钻孔中采用同径止水和由下而上
21、逐层回填抽水，直至取得各含水层资料为止。缺点：工序繁期，抽水周期长，在松软地层中易发生事故。ABC异径止水异径止水适用条件适用条件：深孔深孔水文地质条件复杂水文地质条件复杂异径到底、多层套管异径到底、多层套管适用条件适用条件：深孔深孔基岩钻孔基岩钻孔异径到底异径到底同、异径联合止水同、异径联合止水异径同径适用条件：深孔或中深孔水文地质条件复杂异径到底、多层套管孔深孔径孔深孔径孔孔 深深(m)浅孔浅孔中深孔中深孔深孔深孔100100 300300孔径个数孔径个数11 22 3止水类型止水类型同径同径联合联合异径异径同径止水同径止水 异径止水异径止水u同径同径止水：止水：优点：钻进效率高，省管材优
22、点：钻进效率高，省管材 缺点：不易检查缺点：不易检查 适用：水文地质条件简单的大口径勘探孔适用：水文地质条件简单的大口径勘探孔u异径异径止水：止水：优点：止水效果好，便于检查优点：止水效果好，便于检查 缺点：钻孔结构复杂，钻进速度慢，材料用量大缺点：钻孔结构复杂，钻进速度慢，材料用量大 适用：含水层研究程度较差的勘探试验孔适用：含水层研究程度较差的勘探试验孔开孔直径开孔直径u根据已确定的终孔直径、变径次数和尺寸，根据已确定的终孔直径、变径次数和尺寸，自下而上自下而上逐级逐级推定推定开孔直径。开孔直径。u满足：满足：A A 最大一级过滤管和填料厚度的要求；最大一级过滤管和填料厚度的要求；B B
23、浅部松散覆盖层和基岩破碎带钻孔中下入浅部松散覆盖层和基岩破碎带钻孔中下入护壁管护壁管的要求。的要求。开孔直径终孔直径（二）孔斜要求（二）孔斜要求孔深 m 300 孔斜 135孔斜过大的孔斜过大的危害？危害？加大设备的磨损加大设备的磨损 增加孔内事故增加孔内事故 影响孔内管材和抽水设备的安装及正常运转影响孔内管材和抽水设备的安装及正常运转 采用深井泵时，造成立轴和进水管折断采用深井泵时，造成立轴和进水管折断深井泵抽水：孔斜深井泵抽水：孔斜2 2 压风机抽水：压风机抽水：（三）隔离止水（三）隔离止水u止水止水：在水文地质钻探工作中，为封闭和隔离目的含水层与：在水文地质钻探工作中，为封闭和隔离目的含
24、水层与其它含水层的水力联系所做的处理工作。其它含水层的水力联系所做的处理工作。u止水止水部位部位：应选择在目的含水层与需隔离的含水层之间的：应选择在目的含水层与需隔离的含水层之间的隔隔水层水层中，并尽量选择在隔水性能好、厚度大和孔壁较完整的中，并尽量选择在隔水性能好、厚度大和孔壁较完整的孔段。孔段。目的含水层隔离含水层止水材料止水材料u暂时性止水暂时性止水n海带n橡胶n牛皮u永久性止水永久性止水n粘土n水泥n沥青暂时性止水材料暂时性止水材料材料名称材料名称适适 用用 条条 件件优优 缺缺 点点海带海带松散地层和完整基岩孔中暂时止水松散地层和完整基岩孔中暂时止水孔斜不大的斜孔的同径止水或异径止水
25、孔斜不大的斜孔的同径止水或异径止水管径与孔径必须相差管径与孔径必须相差2 2级以上级以上海带膨胀性强，止水快，效果好，但不能海带膨胀性强，止水快，效果好，但不能用于永久性止水，也不适合在破碎带及裂用于永久性止水，也不适合在破碎带及裂隙岩层中止水隙岩层中止水橡胶橡胶完整基岩钻孔完整基岩钻孔松散地层可适用松散地层可适用暂时性止水暂时性止水可塑性强，效果好，但成本高，手续麻烦可塑性强，效果好，但成本高，手续麻烦牛皮牛皮潜水和高压承压水潜水和高压承压水孔壁完整的换径处及斜孔深孔止水孔壁完整的换径处及斜孔深孔止水膨胀性强，效果好，但膨胀性强，效果好，但成本高成本高，不适用于，不适用于长期止水长期止水易老
26、化永久性止水材料永久性止水材料材料名称材料名称适适 用用 条条 件件优优 缺缺 点点粘土水压和水量不太大，隔水层厚度大于水压和水量不太大，隔水层厚度大于5m的同径的同径止水止水松散岩层、裂隙和岩溶含水层中止水松散岩层、裂隙和岩溶含水层中止水斜孔及长期观测孔止水斜孔及长期观测孔止水方法简单，操作方便，成本低，效方法简单，操作方便，成本低，效果好，但被钻具果好，但被钻具碰动碰动时易失去止水时易失去止水效果，且不易做强烈的活塞式洗井效果，且不易做强烈的活塞式洗井水泥水泥用粘土止水用粘土止水基岩破碎带止水基岩破碎带止水永久性止水永久性止水方法简单，效果好，但成本高，固方法简单，效果好，但成本高，固结时
27、间长，结时间长，起拔管材困难起拔管材困难沥青沥青水压和水量不大的浅孔水压和水量不大的浅孔坚硬岩层止水坚硬岩层止水永久性止水永久性止水可塑性强，效果好，但成本高，不可塑性强，效果好，但成本高，不适用于长期止水适用于长期止水（四）冲洗液（四）冲洗液u在水文地质钻探中，应在水文地质钻探中，应尽可能尽可能地使用地使用清水钻进清水钻进。u在松散层和强烈破碎带，使用清水钻进技术上有困难在松散层和强烈破碎带，使用清水钻进技术上有困难时，仍需使用泥浆作冲洗液。时，仍需使用泥浆作冲洗液。NOTE:NOTE:泥浆钻进后，要求在抽水试验前进行泥浆钻进后，要求在抽水试验前进行洗孔洗孔，以消除，以消除泥浆对孔壁周围岩层
28、水文地质性质的影响。泥浆对孔壁周围岩层水文地质性质的影响。岩岩 层层 性性 质质稠度稠度/s含沙量含沙量/%细砂层细砂层18 204中粗砂、粗砂中粗砂、粗砂20 224掉块基岩、卵砾石掉块基岩、卵砾石22 285m时，主孔水位变化幅度不超过时，主孔水位变化幅度不超过1；当当S0.01（Ls.m）时，水量变化幅度不得大）时，水量变化幅度不得大于于3；当当q0.01（Ls.m）时，水量变化幅度不得大于）时，水量变化幅度不得大于5。4、动水位及流量、动水位及流量（1）水位）水位 动水位动水位u 观测时应先密后疏，如开始时观测时应先密后疏，如开始时510min观测一次，以后则观测一次，以后则每每153
29、0min观涮一次。观涮一次。恢复水位恢复水位u 抽水终止或中断后，均应观测恢复水位。观测时应先密后疏，抽水终止或中断后，均应观测恢复水位。观测时应先密后疏，直至稳定。对恢复水位的要求与抽水前稳定水位相同。直至稳定。对恢复水位的要求与抽水前稳定水位相同。（2）流量）流量 抽水过程中，在测量水位的同时观测水量。抽水过程中，在测量水位的同时观测水量。5、水温与气温等观测、水温与气温等观测u24h观测一次，并同时记录地下水其它物理性质的变化。观测一次，并同时记录地下水其它物理性质的变化。6、排水要求、排水要求u 根据地形、坡度、含水层埋深、地下水流向和地表渗透性能根据地形、坡度、含水层埋深、地下水流向
30、和地表渗透性能等因素确定排水方向和排水距离，保证排水通畅，防止排出等因素确定排水方向和排水距离，保证排水通畅，防止排出的水重新渗入到抽水含水层。的水重新渗入到抽水含水层。三、非稳定流抽水试验的技术要求三、非稳定流抽水试验的技术要求u非稳定流抽水包括定流量和定降深两种。在实践中，多采用非稳定流抽水包括定流量和定降深两种。在实践中，多采用定流量抽水试验。定流量抽水试验。1、流量、流量u 从抽水开始到结束，流量均应保持稳定（常量）。从抽水开始到结束，流量均应保持稳定（常量）。2、动水位、动水位u对动水位的观测比稳定流抽水试验时加密，特别要在开始的对动水位的观测比稳定流抽水试验时加密，特别要在开始的1
31、020min观测到较多的数据。具体可按有关规程确定。观测到较多的数据。具体可按有关规程确定。3、试验的延续时间、试验的延续时间u取决于试验的目的任务、水文地质条件、试验类型、抽水量取决于试验的目的任务、水文地质条件、试验类型、抽水量和参数计算方法。不同的试验，延续的时间差别较大。和参数计算方法。不同的试验，延续的时间差别较大。u如：参数计算时一般不超过如：参数计算时一般不超过48h；供水水源勘查和大型群孔；供水水源勘查和大型群孔抽水试验的延续时间较长，最多抽水试验的延续时间较长，最多34个月。个月。u观测抽水试验设备主要是指抽水设备、过滤器和测水用具观测抽水试验设备主要是指抽水设备、过滤器和测
32、水用具（如流量汁、水位计等），其选用应能满足抽水试验的具体（如流量汁、水位计等），其选用应能满足抽水试验的具体要求。要求。一、抽水设备一、抽水设备u抽水设备主要是指扬水设备。在抽水试验中，能够使用的抽抽水设备主要是指扬水设备。在抽水试验中，能够使用的抽水设备种类很多，其使用条件和性能均不同。水设备种类很多，其使用条件和性能均不同。u在选择抽水设备时，应考虑吸程、扬程、出水量等能否满足在选择抽水设备时，应考虑吸程、扬程、出水量等能否满足设计要求，以及搬迁难易、费用大小等。设计要求，以及搬迁难易、费用大小等。u如水量较大，地下水埋藏浅，降深小时，可用离心式水泵；如水量较大，地下水埋藏浅，降深小时，
33、可用离心式水泵；但埋藏深或降深大、精度要求高、井径足够大时，则采用深但埋藏深或降深大、精度要求高、井径足够大时，则采用深井泵：若精度要求不高、井径较小时，则可选用空气压缩机；井泵：若精度要求不高、井径较小时，则可选用空气压缩机；井径小、埋藏较深、涌水量较小，又没有拉杆式水泵时，可井径小、埋藏较深、涌水量较小，又没有拉杆式水泵时，可3 抽水试验设备抽水试验设备 采用射流泵。采用射流泵。u目前在抽水试验中经常使用的主要有空气压缩机、泵和离心目前在抽水试验中经常使用的主要有空气压缩机、泵和离心泵等。泵等。二、过滤器二、过滤器u过滤器是抽水井中能起过滤作用的管状物。作用：防止疏松过滤器是抽水井中能起过
34、滤作用的管状物。作用：防止疏松和破碎的岩石进入井中，保护井壁、防止井淤，以及防止井和破碎的岩石进入井中，保护井壁、防止井淤，以及防止井附近地面下沉或塌陷，以保证抽水正常进行。附近地面下沉或塌陷，以保证抽水正常进行。三、测水用具三、测水用具u抽水时用的测水用具包括水位计及流量计。抽水时用的测水用具包括水位计及流量计。一一、准备工作、准备工作（1）掌握试验地段水文地质情况；）掌握试验地段水文地质情况；（2）掌握抽水孔和观测孔位置、距离、结构、孔深、止水及过）掌握抽水孔和观测孔位置、距离、结构、孔深、止水及过滤器的安装，以及它们连线方向的水文地质剖面；滤器的安装，以及它们连线方向的水文地质剖面；（3
35、）检查抽水设备、动力装置，以及其它设备的质量和安装情）检查抽水设备、动力装置，以及其它设备的质量和安装情况；况；（4）检查各种用具、记录册和排水设施；）检查各种用具、记录册和排水设施；（5）试抽）试抽 二二、现场观测和记录、现场观测和记录 1、观测天然水位、动水位及恢复水位、观测天然水位、动水位及恢复水位4 抽水试验的工作程序抽水试验的工作程序u主孔和观测孔水位应同时观测。试验结束后，应按要求观测主孔和观测孔水位应同时观测。试验结束后，应按要求观测恢复水位。恢复水位。2、观测流量、观测流量u流量与水位同时观测。流量与水位同时观测。3、观测记录气温、观测记录气温 4、取水样作分析测试、取水样作分
36、析测试 三、资料整理三、资料整理 1、稳定流抽水试验现场资料整理、稳定流抽水试验现场资料整理（1）作抽水试验曲线）作抽水试验曲线u如：如：S-T、Q-S、q-S曲线等。曲线等。（2）确定曲线类型）确定曲线类型（3）资料分析）资料分析 2、非稳定流抽水试验现场资料整理。、非稳定流抽水试验现场资料整理。u非稳定流抽水试验最主要的编制非稳定流抽水试验最主要的编制S-T曲线。曲线。3、室内资料整理包括以下几方面：、室内资料整理包括以下几方面：（1）原始观测数据整理；）原始观测数据整理；（2）参数计算；）参数计算；u如：如：S-T、Q-S、q-S曲线等。曲线等。（3）绘制综合图表）绘制综合图表u包括钻孔
37、位置图、水文地质综合柱状图、抽水试验包括钻孔位置图、水文地质综合柱状图、抽水试验4 抽水试验的现场工作抽水试验的现场工作 技术资料表、技术资料表、Q-S、S-lgt（lgr）关系图表，试验）关系图表，试验数据，参数，最大涌水量及水质成果表等；数据，参数，最大涌水量及水质成果表等；（4）试验小结。）试验小结。4 抽水试验的现场工作抽水试验的现场工作u在水文地质勘查中，还有一些其它的试验方法，现仅就在水文地质勘查中，还有一些其它的试验方法，现仅就矿区矿区水文地质工作水文地质工作中常用并且意义较大的几种方法简介如下：中常用并且意义较大的几种方法简介如下：一、放水试验一、放水试验u放水试验的放水试验的
38、原理、目的、任务、技术要求和资料整理方法原理、目的、任务、技术要求和资料整理方法均均与与抽水试验抽水试验相同。相同。u不同不同之处是之处是放水孔放水孔布置在布置在井下巷道井下巷道内，利用孔口标高低于含内，利用孔口标高低于含水层水位标高的特点，使承压水沿钻孔水层水位标高的特点，使承压水沿钻孔自流自流涌入矿井，从而涌入矿井，从而在含水层中形成一定规模的在含水层中形成一定规模的降落漏斗降落漏斗。1、目的任务、目的任务（1）通过）通过放水量放水量与与水压变化水压变化（水位降探）（水位降探）的关系，来确定的关系，来确定含含水层水层或或越流层越流层的的水文地质参数水文地质参数；5 其它试验方法简介其它试验
39、方法简介（2）研究）研究降落漏斗降落漏斗的的形态、大小及扩展形态、大小及扩展过程；过程；（3）分析）分析含水层之间含水层之间及其与及其与地表水地表水之间的之间的水力联系水力联系；（4）确定含水层的）确定含水层的边界位置边界位置及及性质性质；（5）模拟矿床疏干模拟矿床疏干，为矿井，为矿井防治水工程防治水工程（包括疏干工程）的（包括疏干工程）的设计和布置提供可靠的设计和布置提供可靠的水文地质依据水文地质依据。2、放水孔的类型、放水孔的类型（1）垂直放水孔）垂直放水孔u适用于适用于深、浅部深、浅部开采水平底板开采水平底板承压承压含水层放水，是放水试验含水层放水，是放水试验中最常用的一种类型。中最常用
40、的一种类型。（2）地面施工的井下放水孔）地面施工的井下放水孔u又称又称地面地面穿透式井下放水孔，适用距地面穿透式井下放水孔，适用距地面较浅较浅的放水硐室或的放水硐室或开采水平，可放煤层顶、底板含水层水。开采水平，可放煤层顶、底板含水层水。（3）水平放水孔）水平放水孔u适用于疏干适用于疏干露天露天矿边坡，这类钻孔通常具有一定的矿边坡，这类钻孔通常具有一定的仰角仰角，便，便于水顺钻孔流出。于水顺钻孔流出。3、放水试验的特点、放水试验的特点u同抽水试验一样，放水试验既可以进行同抽水试验一样，放水试验既可以进行单孔单孔放水，也可以进放水，也可以进行行多孔多孔放水。与地面抽水试验相比，井下放水试验具有的
41、特放水。与地面抽水试验相比，井下放水试验具有的特点是：点是：（1）放水孔在井下施工）放水孔在井下施工节省节省钻探钻探进尺进尺，缩短缩短勘探勘探时间时间；（2）主要适用于）主要适用于承压承压含水层，尤其是对煤层底板构成威胁的含水层，尤其是对煤层底板构成威胁的承压含水层，且放水是借助于承压水头承压含水层，且放水是借助于承压水头自流自流，不需要安装专，不需要安装专门的抽水设备；门的抽水设备；（3）可与）可与其它试验方法其它试验方法（如连通试验、环境同位素测试等）（如连通试验、环境同位素测试等）相结合相结合，更可以进行井下放水试验，井上下相结合进行观测，更可以进行井下放水试验，井上下相结合进行观测，从
42、而扩大水文地质勘探的空间，提高从而扩大水文地质勘探的空间，提高综合性勘探综合性勘探的效果；的效果；（4）井下放水试验的）井下放水试验的水量水量和和降深降深可以不受抽水设备能力的限可以不受抽水设备能力的限制，可以制，可以较真实较真实地模拟矿井建设生产过程中的地下水流场特地模拟矿井建设生产过程中的地下水流场特征，使之征，使之更接近更接近于排水疏干的实际情况。于排水疏干的实际情况。二、注水试验二、注水试验 1、适用条件、适用条件（1）钻孔水位）钻孔水位埋深过大埋深过大（扬程过大）（扬程过大），无法进行抽水试验；，无法进行抽水试验；（2）含水层）含水层富水性弱富水性弱，孔内，孔内水量不足水量不足以进行
43、抽水试验；以进行抽水试验；u可以向钻孔内可以向钻孔内注水注水代替抽水，进行试验。计算水文地质参数代替抽水，进行试验。计算水文地质参数时，时，注水量注水量代替了代替了抽水量抽水量，水位，水位升高升高代替水位代替水位降深降深。一般采。一般采用用稳定稳定注水方法。注水方法。2、试验目的、试验目的u确定含水层确定含水层水文地质参数水文地质参数。三、地下水实际流速测定三、地下水实际流速测定示踪试验示踪试验u测定地下水的测定地下水的实际流速实际流速，主要是为了确定地下水的，主要是为了确定地下水的补给方向补给方向和和强弱径流带强弱径流带的位置，计算通过某一的位置，计算通过某一断面断面的流量，判断水流的流量，
44、判断水流是是层流层流还是还是紊流紊流，研究化学物质在水中的弥散，以及作为注，研究化学物质在水中的弥散，以及作为注浆中制定某些技术措施的依据。主要方法是浆中制定某些技术措施的依据。主要方法是示踪示踪试验。试验。试验目的：试验目的：1、确定地下水流向；、确定地下水流向；2、示踪确定地下水实际流速、示踪确定地下水实际流速 u确定实际流速的问题可归结为确定指示剂从确定实际流速的问题可归结为确定指示剂从注入孔注入孔到达到达观测观测孔孔的时间。的时间。可深岩石大面积分布、出露的地区可深岩石大面积分布、出露的地区进行煤田水文地质进行煤田水文地质勘探时，会遇到各类岩溶现象。其中包括直径不一、形状各勘探时，会遇
45、到各类岩溶现象。其中包括直径不一、形状各异的溶洞和岩溶通道。它们往往得矿井充水的异的溶洞和岩溶通道。它们往往得矿井充水的主要通道和重主要通道和重要补给水源要补给水源。查清其埋藏、分布和地下水的活动规律，对掌。查清其埋藏、分布和地下水的活动规律，对掌握岩溶水的补给来源以及预防矿井突水具有很重要的意义握岩溶水的补给来源以及预防矿井突水具有很重要的意义。查明浅部岩溶通道中地下水的活动，经常查明浅部岩溶通道中地下水的活动，经常 采用采用连通试连通试验验。它具有。它具有简便、见效快简便、见效快的特点。的特点。四、连通试验四、连通试验连通实验的方法很多，主要介绍以下几种：连通实验的方法很多，主要介绍以下几
46、种：1、投放示踪剂、投放示踪剂2、水位传递法、水位传递法3、施放烟雾、施放烟雾1、投放示踪剂、投放示踪剂地下水示踪试验地下水示踪试验是测定是测定地下水流向、流速、弥散系数地下水流向、流速、弥散系数等水文地质参数的有效方法。等水文地质参数的有效方法。1）示踪剂的选择）示踪剂的选择应选择在水流中应选择在水流中易辨别、不被周围介质吸附或沉淀、易辨别、不被周围介质吸附或沉淀、分析化验易检出分析化验易检出的示踪剂。常用的有：食盐、萤光染料、聚的示踪剂。常用的有：食盐、萤光染料、聚苯乙烯小球、谷糖、放射性氡、亚硝酸盐、各种浮标等。选苯乙烯小球、谷糖、放射性氡、亚硝酸盐、各种浮标等。选择示踪剂还应注意要择示
47、踪剂还应注意要因地制宜，简单方便，经济有效，不污因地制宜，简单方便，经济有效，不污染水质染水质。2）试验过程）试验过程 在地下暗河或地下水通道的上游地段投放示踪剂，在下在地下暗河或地下水通道的上游地段投放示踪剂，在下游地下水可能流经的水点都设站观测，观测示踪剂游地下水可能流经的水点都设站观测，观测示踪剂有否出现有否出现及出现的时间及出现的时间，由此查明，由此查明地下水通道的发育方向、连通程度地下水通道的发育方向、连通程度和主要水流方向和主要水流方向。3）示踪剂的投放量）示踪剂的投放量 取决于水点间的距离、流量及检测方法等。取决于水点间的距离、流量及检测方法等。一般来说，距离远、流量大时，投放量
48、应大些，反之可一般来说，距离远、流量大时，投放量应大些，反之可少些；检测仪器灵敏度高时投放量可少些，反之应多些。应少些；检测仪器灵敏度高时投放量可少些，反之应多些。应根据实际情况决定。根据实际情况决定。2、水位传递法、水位传递法观测水位、流量变化情况包括：抽、注、堵、放水观测水位、流量变化情况包括：抽、注、堵、放水1）抽水、注水试验）抽水、注水试验地表及浅部岩溶发育的地段，地表及浅部岩溶发育的地段，在地下暗河或通道可能在地下暗河或通道可能流经地段的天然竖井、落水洞、有水溶洞中选择合适位置进流经地段的天然竖井、落水洞、有水溶洞中选择合适位置进行抽、注水实验，观测周围各水点行抽、注水实验，观测周围
49、各水点水位有否变化，以及变化水位有否变化，以及变化程度。程度。由此判断由此判断岩溶发育的方向、水量大小、水流的畅通程岩溶发育的方向、水量大小、水流的畅通程度。度。2）堵、放水试验）堵、放水试验在在地下暗河发育地下暗河发育地段内，当其部分长度为明流而水流地段内，当其部分长度为明流而水流出露较多、出露较多、观测条件较好观测条件较好的情况下，可在明流地段修筑临时的情况下，可在明流地段修筑临时水堤，堵住上游来水，观测上游水位上涨、下游水位消落及水堤，堵住上游来水，观测上游水位上涨、下游水位消落及水量、水色变化情况。而后将水堤扒开，观测上游水位下降、水量、水色变化情况。而后将水堤扒开，观测上游水位下降、
50、下游水位上塔升流量增大的过程。从上、下游各观测点下游水位上塔升流量增大的过程。从上、下游各观测点水位、水位、流量变化幅度流量变化幅度上判断地下暗河上判断地下暗河发育方向、主流和支流分布、发育方向、主流和支流分布、连通程度，并估计其水量连通程度，并估计其水量。3、施放烟雾、施放烟雾在在无水的岩溶通道无水的岩溶通道进风口处燃烧干柴，观测烟雾进风口处燃烧干柴，观测烟雾运动运动方向、出现时间及数量方向、出现时间及数量，从而判断，从而判断通道长度及发育方向通道长度及发育方向。此。此法在法在长度不大、通道分支不多、断面较小长度不大、通道分支不多、断面较小的情况下效果较好。的情况下效果较好。第三章第三章 水
