1 工程概況

 

  山西魯能河曲電煤公司上榆泉煤礦2# 水源井位于上榆泉煤礦工業(yè)場(chǎng)區(qū)內(nèi)，目的是為了解決選礦廠正式投產(chǎn)后礦井生產(chǎn)和生活用水。設(shè)計(jì)井深為750m，終孔井徑不小于219mm，工程建成后可日提供水量1800～2200m3 /d。該井水質(zhì)要求達(dá)到生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)類型HCO3—Ca、Mg水，礦化度＜0.5g/L。施工要求開采奧陶系深層巖溶裂隙水，對(duì)上部石炭、二疊系煤系地層進(jìn)行永久性止水。

 

  2 工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件

 

  水源井工程地處天橋泉域北端，龍口泉域南端，西臨黃河，東臨黃土高原，黃河為本地區(qū)地表水與地下水的最低侵蝕區(qū)，水井位于兩大泉域的接壤處，為地下水的分水嶺處，補(bǔ)給與排泄分布不清。水井所處位置頂部為第四系全新統(tǒng)洪積土夾碎石，厚3.7m，其下為二疊系下統(tǒng)石盒子組，層厚37m左右，再下為石炭系地層，為二疊系下統(tǒng)本溪組和上統(tǒng)太原組，總厚292m，以下為中奧陶系中、上馬家溝灰?guī)r地層，埋深302m～750m，。施工區(qū)有縣級(jí)大路南北相連，交通便利。

 

  區(qū)內(nèi)地下水類型主要兩種：即二疊、石炭系碎屑巖裂隙水和奧陶系碳酸鹽巖巖溶水。二疊、石炭系碎屑巖裂隙含水巖系水質(zhì)極差，不宜開采。故鑿井過程中采用泥漿固壁封閉，鉆穿后進(jìn)行永久性止水。下奧陶系白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r和中奧陶系上下馬家溝組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和白云質(zhì)泥灰?guī)r為主要含水巖層，裂隙與溶蝕發(fā)育，局部溶洞發(fā)育，透水性強(qiáng)，大部分屬中等富水或富水。含水層總厚在200m左右。區(qū)域穩(wěn)定水位高程約850～900m左右。

 

  3 施工方法及成井工藝

 

  3.1鉆進(jìn)方法

 

  水源井孔孔口采用人工開挖，然后埋設(shè)護(hù)口管，護(hù)口管直徑為Φ500㎜，為捲管,護(hù)口管下入埋好后,管子周圍用人工夯實(shí),確保孔口牢固、穩(wěn)定。

 

  護(hù)口管埋設(shè)好后,開始鉆進(jìn),鉆具采用Φ350㎜牙輪鉆頭無芯鉆進(jìn), 鉆至12m,改用Φ500㎜牙輪鉆頭鉆進(jìn),奧陶系地層以上，石炭、二疊系砂頁巖和含煤地層，采用泥漿固壁循環(huán)鉆進(jìn)，為了判別地層巖性，每鉆都要留取巖粉，對(duì)照本區(qū)已有的勘探孔SD1# ，確定穿過的地層巖性，基本滿足地質(zhì)判層要求。

 

  鉆至292.5 m變層見灰?guī)r。為了止水,又鉆進(jìn)灰?guī)r12 m停鉆,進(jìn)行永久性止水,止水深度為303.8 m。

 

  奧陶系石灰?guī)r鉆進(jìn)，也是采用牙輪鉆頭無芯鉆進(jìn)，但沖洗液改為清水鉆進(jìn)，并每鉆留取巖粉，便于判別地層，特殊情況用圓管鉆進(jìn)，提取代表巖芯，幫助地質(zhì)判別地層。總的看，地層巖性判別基本與勘探孔SD1# 和1# 水源井一致，滿足要求。

 

  3.2 孔斜測(cè)量及孔深校正

 

  本井孔鉆進(jìn)基本保持100m測(cè)斜一次，方法采用Kxp—1型井孔測(cè)斜儀，每次測(cè)量均在規(guī)范和設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)。終孔偏差為0.1m。

 

  3.3 下井管

 

  本井孔下入的止水井管均采用國(guó)家優(yōu)質(zhì)鋼材Q235系列，壁厚8mm，由太原勘測(cè)實(shí)業(yè)有限公司提供，均有資質(zhì)證書，套管質(zhì)量符合要求。下管時(shí)又請(qǐng)有資質(zhì)證書的專業(yè)焊工進(jìn)行井管焊接，焊接牢固、嚴(yán)密、不漏水，符合質(zhì)量要求。

 

  3.4 止水

 

  本井孔穿過石炭、二疊系含煤砂頁巖地層，進(jìn)入奧陶系地層，取奧陶系灰?guī)r水，但對(duì)上部含煤地層水要進(jìn)行嚴(yán)密封水，以保證水質(zhì)不污染，確保水質(zhì)。

 

  止水工作有兩個(gè)主要環(huán)節(jié)必須有保證，一是確保見到奧陶系灰?guī)r地層無誤，保證止水真正在奧陶系灰?guī)r頂部；二是確保止水套管已穿過稠水泥漿，直插到孔底。只有做到這兩點(diǎn)，才能保證止水效果，本工程止水即按此要求進(jìn)行的。

 

  鉆孔進(jìn)入奧陶系灰?guī)r地層后，經(jīng)過反復(fù)取芯證明已進(jìn)入灰?guī)r后，才開始進(jìn)行永久止水工作。止水前先進(jìn)行清孔換漿，即從孔底送入清水，逐步將孔內(nèi)泥漿頂出孔外，肉眼觀測(cè)已變清（不渾濁）為止。然后再向孔內(nèi)填入拌和好的稠水泥漿至孔底。此次永久性止水水泥采用32.5# 普硅水泥共6t，拌和成稠水泥漿，填入孔底。隨后立即下入套管，在未下套管前，在止水套管底部向上，每隔0.5m纏一道膨脹膠帶，共25道，然后下入套管，使止水套管穿過稠水泥漿，直插孔底，再待凝72h。

 

  待凝時(shí)間結(jié)束后，進(jìn)行止水效果檢查，測(cè)定止水套管內(nèi)外水位，前后對(duì)比水位變化情況，無變化，說明止水效果良好，方可結(jié)束止水工作，可進(jìn)行下道鉆進(jìn)工作。

 

  止水工作結(jié)束后,開始對(duì)下部奧陶系灰?guī)r進(jìn)行鉆進(jìn)，孔徑變?yōu)棣?95mm，后又變?yōu)棣?44mm，直至751.87m，一徑到底。  3.5 井孔結(jié)構(gòu)本井孔孔口直徑采用φ500mm，終孔孔徑為φ244mm，共變徑五次，由φ500mm 、φ377mm 、φ350mm 、φ295mm 、φ244mm。除孔口管外，采用4m長(zhǎng)中φ500mm實(shí)管，其余304.2m井管采用φ325mm螺旋鋼管，為止水套管。  3.6 洗井  該水源井含水層很好，水量充足，洗井方式為機(jī)械洗井，共進(jìn)行5個(gè)臺(tái)班。

 

  3.7 抽水試驗(yàn)

 

  該孔洗井結(jié)束后即進(jìn)行抽水試驗(yàn)，抽水試驗(yàn)前先測(cè)孔內(nèi)穩(wěn)定水位，穩(wěn)定時(shí)間為4h，測(cè)得水位埋深5.06m，水位標(biāo)高為851.766m，與區(qū)域水位基本吻合。

 

  抽水延續(xù)時(shí)間為7h，穩(wěn)定時(shí)間6h，均大于規(guī)范要求4h。抽水試驗(yàn)共進(jìn)行四次降深，四次降深和涌水量分別為：

 

  S1=22.2m

 

  Q1=14.11L/s S2=2.24m

 

  Q2=18.99L/s S3=46.87m

 

  Q3=25.36L/s  S4=59.95m

 

  Q4=31.06L/s

 

  根據(jù)四次抽水試驗(yàn)成果，繪制出涌水量與降深Q=F(s)關(guān)系曲線和單位涌水量與降深q=F(s)曲線，曲線反映基本呈直線，但略帶拋物型，基本反映了奧陶系裂隙巖溶水流態(tài)性質(zhì)，略帶潛水承壓水性。用該曲線推求降深6.6m時(shí)，涌水量可達(dá)到34.2L/s，日出水可達(dá)到2954.9t/d，見下圖1、圖2：

 

  3.8 水質(zhì)評(píng)價(jià)

 

  在抽水試驗(yàn)過程中，取全分析水樣一組，送太原地質(zhì)礦產(chǎn)部山西省中心試驗(yàn)室檢測(cè)。采樣均按試驗(yàn)室要求采取，水樣無色、無味、透明，該放入的試劑試驗(yàn)室裝配好，取樣器皿都是試驗(yàn)室專門配備的，連采代送到試驗(yàn)室不超過12小時(shí)，保證按時(shí)送樣。

 

  對(duì)水質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)，按生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5749—85）進(jìn)行評(píng)價(jià)。本次共分析色、渾濁度、嗅和味、肉眼可見物、pH、總硬度（碳酸鹽計(jì)）、鐵、錳、銅、鋅、揮發(fā)酚類（以苯酚計(jì)）、氫化物、砷、汞、硒、鉻（六價(jià)）、鉛、鎘、銀、偏硅酸、細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群等22項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)比各指標(biāo)中只有兩項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)，其余均達(dá)到國(guó)標(biāo)。因此綜合評(píng)定地下水水質(zhì)為良好，符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)，適用于生活飲用水水源。

 

  超標(biāo)指標(biāo)中有總硬度（以碳酸鹽計(jì)），總硬度超標(biāo)極易形成極度積垢，生活和工業(yè)用水需要經(jīng)常處理鍋爐積垢；其次是鐵含量超標(biāo)，極易變味、變色、沉積及鐵菌的發(fā)育、濁度等。

 

  4 結(jié)論

 

  ⑴ 該水源井終孔深度751.87m，主要采取中奧陶系上下馬家溝組深層巖溶裂隙水。地下水位埋深5.06m，水位標(biāo)高為851.766m。

 

  ⑵ 井孔斜度，止水效果均符合規(guī)范設(shè)計(jì)要求。

 

  ⑶ 根據(jù)抽水試驗(yàn)Q=F（s）關(guān)系曲線推求，若水位S=66.0m時(shí)，涌水量可達(dá)34.2L/s，日出水量可達(dá)2954.9t/d。⑷ 水質(zhì)分析檢測(cè)項(xiàng)目共22項(xiàng)，符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)的占19項(xiàng)，占87%，只有三項(xiàng)有超標(biāo)，占13%，故水質(zhì)基本滿足生活飲用水和工業(yè)用水要求。  綜合以上所述：深層井施工流程為：井位選定、鉆井、取芯、止水、下井管、洗井、抽水試驗(yàn)、水質(zhì)分析等。同時(shí)施工中應(yīng)加強(qiáng)安全生產(chǎn)、文明施工、環(huán)境保護(hù)等措施。