羅江發(fā)

摘要：擬流場(chǎng)測(cè)漏技術(shù)，具有對(duì)含水構(gòu)造、含水巖體有良好的反映，可以分析判明構(gòu)造帶、巖體是否含水，以及含水層間的水力聯(lián)系。本次應(yīng)用是為了探測(cè)潘北礦區(qū)煤系地層與太原組灰?guī)r是否存在水力聯(lián)系，指導(dǎo)井下安全掘進(jìn)和開采。通過鉆孔十西C3I-2、十西C3I-1之間不同深度處電流場(chǎng)的分布特征來判斷各層位之間的水力聯(lián)系，為評(píng)價(jià)底板巖溶含水層與周邊煤系地層水力聯(lián)系程度提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：測(cè)漏；鉆孔；含水層；水力聯(lián)系；

中圖分類號(hào)：TD82文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-3520（2014）-06-00285-02一、不同鉆孔間擬流場(chǎng)測(cè)漏工作原理及工作布置

擬流場(chǎng)測(cè)漏法的基本原理：由于水流場(chǎng)與電流場(chǎng)的勢(shì)場(chǎng)分布具有相似性，而且描述兩者的數(shù)學(xué)物理方程在形勢(shì)上也是一致的，加之導(dǎo)水通道具有良好的導(dǎo)電性，所以通過測(cè)量電流以及電位差在井間的分布規(guī)律反推不同層位地下水的連通性，為評(píng)價(jià)煤炭安全開采提供科學(xué)依據(jù)。該方法在水利工程中已得到成功應(yīng)用。

基于上述探測(cè)原理，在潘北礦十西C3I-2與十西C3I-1鉆孔之間進(jìn)行擬流法測(cè)漏工作。主要測(cè)試十西C3I-2孔太灰地層與十西C3I-1孔太灰地層的連通性。

井1中放置供電電極A，井2中放置供電電極B。

首先固定電極B不動(dòng)，由絞車1控制電極AMN由上而下或者由下而上進(jìn)行連續(xù)測(cè)量，可以測(cè)出井1中不同深度AB之間的電流值。

然后將B固定在不同的位置，由絞車1控制電極AMN由上而下或者由下而上進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。

重復(fù)上面的步驟。直到井2中不同層位均參與了測(cè)量。

在兩孔間進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先確定一個(gè)孔況較好的鉆孔放置AMN作連續(xù)測(cè)量，另一孔則放置B電極。并根據(jù)兩孔的柱狀圖初步確定B極測(cè)點(diǎn)間隔約30m～50m，在測(cè)量前，根據(jù)鉆孔施工情況（如漏水位置）及測(cè)量過程中的測(cè)量結(jié)果對(duì)電極B進(jìn)行加密，其中漏水部位加密3個(gè)測(cè)點(diǎn)以上。

圖1鉆孔平面示意圖

（一）第一次工作從2010年2月20日——2月22日進(jìn)行了一輪擬流場(chǎng)測(cè)漏工作。完成工作量見表1。

表1 第一次擬流場(chǎng)測(cè)漏B極布置深度表

（二）第二次工作從2010年3月14日——3月16日進(jìn)行了一輪擬流場(chǎng)測(cè)漏工作，完成工作量見表2。

表2 第二次擬流場(chǎng)測(cè)漏B極布置深度表

二、現(xiàn)場(chǎng)情況及保障措施

（一）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，各鉆孔現(xiàn)狀如下：

1、十西C3I-1孔現(xiàn)狀：

截至2月20日鉆進(jìn)深度達(dá)到約628m處，新生界地層已經(jīng)下套管，煤系地層為裸井，深度在409m-628m為主要施測(cè)段。

截至3月14日鉆進(jìn)深度達(dá)到約674m處，新生界地層和煤系地層已經(jīng)下套管，太灰層位為裸井，深度在640m-675m。

2、十西C3I-2孔現(xiàn)狀：

截至2月20日鉆進(jìn)深度達(dá)到約770m處，新生界地層和煤系地層已經(jīng)下套管，太灰層位為裸井，深度在740m-770m。

截至3月14日鉆進(jìn)深度達(dá)到約780m處，新生界地層和煤系地層已經(jīng)下套管，太灰層位為裸井，深度在740m-780m為主要施測(cè)段。

（二）保障措施：

1、測(cè)試安排：測(cè)量時(shí)電極必須由下而上進(jìn)行測(cè)試。

2、工程措施：

（1）掃孔：保證電極能順利放入井中。在測(cè)試期間若發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，對(duì)鉆孔進(jìn)行掃孔。

（2）若夜間停止測(cè)試，將電極提升出孔口，第二天測(cè)試時(shí)，先下電極，若電極遇阻，則進(jìn)行掃孔。

（3）掃孔時(shí)加強(qiáng)泥漿管理，提高泥漿濃度。

三、數(shù)據(jù)分析與解釋

（一）第一次測(cè)試分析

通過對(duì)鉆孔十西C3I-2灰?guī)r地層與十西C3I-1煤系地層（前一個(gè)為B極孔，后一個(gè)為測(cè)量孔）之間的測(cè)試，得到擬流場(chǎng)電流曲線共3條（見圖3），通過分析得到如下解釋：

十西C3I-1孔作測(cè)量孔，十西C3I-2放置供電B極，每次移動(dòng)10m，從740m-770m，-765m、-755m和-745m處時(shí)得到3條電流場(chǎng)曲線（圖3）。

分析十西C3I-1孔擬流暢測(cè)漏的曲線特征。從圖2中可以看出2孔灰?guī)r層對(duì)1孔煤系地層分層明顯，煤層總體表現(xiàn)為電流下降的趨勢(shì)。

綜上，在煤系地層，電流值會(huì)以明顯的低電流值出現(xiàn)，電流最低可以達(dá)到90mA，而在某些煤系地層則會(huì)出現(xiàn)電流的抖動(dòng)，在泥巖、砂巖層處電流值一般呈現(xiàn)較大數(shù)值，在130mA左右。

圖2 十西C3I-1孔電流曲線分析

圖3十西C3I-1與十西C3I-2電流曲線

（二）第一次測(cè)漏鉆孔十西C3I-1與十西C3I-2層位對(duì)比分析

對(duì)比分析鉆孔十西C3I-1和十西C3I-2孔：由測(cè)漏電流曲線得出以下三點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

1、所有曲線電流值界于90～140mA之間，說明兩孔地層差異性較大，如巖層破碎、不密實(shí)、含水少等。

2、巖心顯示兩口井煤系地層層位差異大，說明有斷層經(jīng)過或沉積環(huán)境不同，需要綜合分析。

（三）第二次測(cè)試分析

通過對(duì)鉆孔十西C3I-1灰?guī)r地層與十西C3I-2灰?guī)r地層（前一個(gè)為B極孔，后一個(gè)為測(cè)量孔）之間的測(cè)試，得到擬流場(chǎng)電流曲線共4條（見圖7），通過分析得到如下解釋：

十西C3I-2孔作測(cè)量孔，十西C3I-1放置供電B極，每次移動(dòng)10m，從-674m-645m，-674m、-664m、-654m和-644m處時(shí)得到4條電流場(chǎng)曲線（圖5）。

分析十西C3I-2孔擬流暢測(cè)漏的曲線特征。從圖4中可以看出2孔灰?guī)r層對(duì)1孔灰?guī)r層對(duì)分層明顯，太灰地層總體表現(xiàn)為電流下降的趨勢(shì)，即水力聯(lián)系較差，但個(gè)別薄層位有較高的電流值，表明其導(dǎo)電性較好，即兩層灰?guī)r之間的夾層為泥質(zhì)砂巖、泥巖或炭質(zhì)泥巖，與水有聯(lián)系，一般為隔水層。

整體上來看當(dāng)遇到灰?guī)r時(shí)，電流值會(huì)明顯的降低，分層明顯。細(xì)節(jié)上來看，太灰?guī)r地層上有明顯的低電流值特征，各灰?guī)r成層非常分明，與其他巖性導(dǎo)電性差別明顯，表明灰?guī)r致密，導(dǎo)電性差，與水聯(lián)系也差。

綜上所述，在致密灰?guī)r，電流值會(huì)以明顯的低電流值出現(xiàn)，電流值最低為80mA，而在破碎灰?guī)r處則會(huì)出現(xiàn)電流的抖動(dòng)，在泥巖、砂巖層處電流值一般呈現(xiàn)較大數(shù)值，在130mA左右。

圖4十西C3I-2孔電流曲線分析

圖5十西C3I-1～十西C3I-2電流曲線

（四）第二次鉆孔十西C3I-2—十西C3I-1層位對(duì)比分析

對(duì)比分析鉆孔十西C3I-2和十西C3I-2孔：由測(cè)漏電流曲線得出以下三點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

1、所有曲線電流值界于75～145mA之間，說明地層電性差異較大，如泥巖層、砂巖層和灰?guī)r層都表現(xiàn)出不同的特征。

2、巖心顯示兩口井煤系地層層位差異大，說明有斷層經(jīng)過或沉積環(huán)境不同，需要綜合分析。

3、十西C3I-2孔灰?guī)r地層與十西C3I-1灰?guī)r地層存在弱水力聯(lián)系，各灰?guī)r層之間存在層間裂隙水，顯示較大的電流值，灰?guī)r地層有溶蝕發(fā)育。尤其十西C3I-2孔C33灰?guī)r與十西C3I-1孔灰?guī)r可能存在較弱水力聯(lián)系。

五、結(jié)論

通過在十西C3I-1與十西C3I-2孔之間進(jìn)行擬流場(chǎng)測(cè)漏表明：十西C3I-1孔煤系地層與十西C3I-2灰?guī)r地層之間無水力聯(lián)系；兩孔同一組灰?guī)r地層水力聯(lián)系弱，說明該區(qū)域巖溶水的流動(dòng)性與滲透性差,后經(jīng)過十西C3I-1孔C3I組灰?guī)r含水層抽水實(shí)驗(yàn)，觀測(cè)十西C3I-2孔水位變化情況，由于十西C3I-1孔C3I組灰?guī)r含水層水量很小，十西C3I-2孔水位基本無變化，與測(cè)試結(jié)果基本吻合。

由于煤層之間有泥頁巖存在，其間含有束縛水等因素也表現(xiàn)為高電流值特征，給測(cè)試數(shù)據(jù)分析造成一定的干擾，且處在野外工作條件下，不可避免會(huì)存在干擾，所以還需要綜合分析。