摘要：抽水試驗(yàn)是煤炭資源水文地質(zhì)勘查的重要手段，止水可靠性直接關(guān)系到抽水試驗(yàn)的效果及成敗，本文結(jié)合海拉爾盆地含煤地層的特點(diǎn)，探究適合其地層特征的止水方法。
　　關(guān)鍵詞：抽水試驗(yàn)，止水方法，海拉爾，軟巖
　　1前言
　　抽水試驗(yàn)是煤炭資源地質(zhì)勘查的重要手段，其目的是研究含水層重要水文地質(zhì)特征，取得含水層水文地質(zhì)參數(shù)，評價(jià)含水層的富水性，并為預(yù)計(jì)礦井涌水量與對地下水綜合利用的評價(jià)提供資料［1］。止水是抽水試驗(yàn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，止水的目的是為了隔離鉆孔所貫穿的透水層或漏水帶，封閉有害的和不用的含水層，進(jìn)行分層觀察和抽水試驗(yàn)，取得不同含水層（組）的水文地質(zhì)資料［2］。止水效果如何，直接關(guān)系到抽水試驗(yàn)的質(zhì)量和觀測(地下水動態(tài)—水位、水量、水溫、水質(zhì))資料的準(zhǔn)確性，直接影響著煤炭資源地質(zhì)勘查的經(jīng)濟(jì)效益。止水方法選擇的恰當(dāng)與否，決定了止水效果的可靠性，因此根據(jù)不同的巖層特征選擇適合的止水方法就顯得尤為重要了。
　　2常用止水方法
　　水文地質(zhì)鉆探經(jīng)過盡幾十年的生產(chǎn)實(shí)踐，積累了豐富的止水方面的經(jīng)驗(yàn)，止水方法多種多樣，分類劃分的依據(jù)也不盡相同。根據(jù)止水材料可分為：海帶止水、粘土止水、桐油止水、瀝青止水及橡膠止水等；根據(jù)止水器的不同可分為：支撐管式止水器、提拉壓縮式止水器、膠囊止水器及托盤止水器等；根據(jù)水文鉆孔止水位置的孔徑可分為：同徑止水和異徑止水。每種止水方法的止水原理不盡相同，都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)及適應(yīng)條件，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。
　　3海拉爾盆地賦煤地層特征
　　海拉爾盆地為海西褶皺基底上發(fā)育的晚中生代—古近紀(jì)斷-坳陷盆地，控制盆地的邊界斷裂主要為北東向和北北東向，形成于早白堊世，之后經(jīng)受了多期反轉(zhuǎn)。盆地的沉積地層從下往上依次為：下侏羅統(tǒng)的布達(dá)特群、東宮組；上侏羅統(tǒng)的興安嶺群；下白堊統(tǒng)的銅缽廟組、南屯組、大磨拐河組和伊敏組；上白堊統(tǒng)的青元崗組及上新統(tǒng)的呼查山組。煤層主要發(fā)育在南屯組上段、大磨拐河組上段和伊敏組中，伊敏組煤層的埋深大多不超過1000m，鏡質(zhì)體反射率<0.5%，位于褐煤階段；大磨拐河組上段煤層埋深大多在1500m以內(nèi)，鏡質(zhì)體反射率為0.35%～0.7%，為褐煤～氣煤；南上段煤層埋深1000～2400m，鏡質(zhì)體反射率介于0.8%～1.5%之間，為氣煤～焦煤。可以看出，伊敏組和絕大部分大磨拐河組上段煤在可商業(yè)性開發(fā)的深度范圍內(nèi)［3］。
　　因此伊敏組和大磨拐河組地層為海拉爾盆地煤炭資源地質(zhì)勘查的主要目的層。伊敏組地層由灰白色泥巖、粉砂巖、砂巖、炭質(zhì)泥巖組成，夾礫巖、砂礫巖，含多層煤，為湖沼相沉積。大磨拐河組地層由砂礫巖、砂泥巖及煤層組成，下部以礫巖、砂礫巖為主，夾泥巖、薄層粉砂巖及灰白色凝灰質(zhì)粗砂巖；中部為灰白或灰黃色礫巖、砂巖、泥巖及煤層；上部為黃灰色凝灰質(zhì)粗砂巖、砂巖、泥巖互層夾煤線。該組上部以一厚層泥巖為界與上覆伊敏組分開。統(tǒng)計(jì)分析盆地內(nèi)多個(gè)勘查區(qū)的煤層頂?shù)装逦锢砹�學(xué)性質(zhì)，其抗壓強(qiáng)度一般小于15MPa，巖石物理力學(xué)性質(zhì)比較差，主要為軟—極軟巖類巖石。
　　伊敏組及大磨拐河組中煤層的直接充水含水層為煤層及煤層頂?shù)装迳皫r、砂礫巖含水層，煤炭資源地質(zhì)勘查要研究這些含水層的水文地質(zhì)特征，并通過抽水試驗(yàn)取得含水層水文地質(zhì)參數(shù)，評價(jià)含水層的富水性，并預(yù)計(jì)礦井涌水量。抽水試驗(yàn)的止水層位一般為伊敏組和大磨拐河組中的泥巖及粉砂巖，通過上面敘述可知，止水層位均為層狀軟巖。
　　4止水方法的選擇
　　由于該地區(qū)的巖性較松軟，膠結(jié)程度較差，不能進(jìn)行裸孔巖層抽水試驗(yàn)，需下井壁管，而該區(qū)泥巖局部有縮徑情況，這就需要增大井壁管與鉆孔之間的間隙來保證井壁管的順利下放，因此井壁管與孔壁的間隙較大，這就給止水帶來了困難，同徑止水的可靠性將會大大的降低。
　　內(nèi)蒙古煤炭地質(zhì)局231勘探隊(duì)多年來在海拉爾地區(qū)從事煤田水文地質(zhì)勘查工作，總結(jié)多年的經(jīng)驗(yàn)，探索出一套適合本地區(qū)地層特征且行之有效的止水方法，即異徑海帶、粘泥壓盤封閉止水法。
　　止水器結(jié)構(gòu)間右圖：
　　止水器由井壁管、固定上盤、滑動托盤及防滑鋼箍等幾部分組成。在止水器固定上盤與滑動托盤之間的井壁管上用微濕的海帶纏繞幾層，然后將粘泥搓成雞蛋粗細(xì)的長條將海帶包裹起來，外面用細(xì)鐵絲攏緊固定。
　　在水文地質(zhì)鉆孔的止水位置處鉆孔變徑，止水位置以上孔徑較大，止水位置以下孔徑較小，即在止水位置處孔內(nèi)出現(xiàn)一變徑臺階。
　　止水器的工作原理：當(dāng)止水器下到鉆孔變徑臺階處，滑動托盤卡到臺階上不能繼續(xù)下降，井壁管在自身重力的帶動下繼續(xù)下降，造成滑動托盤沿井壁管上升擠壓其與固定上盤之間的海帶和粘泥，使他們向四周膨脹延伸，將止水器與孔壁之間的環(huán)狀孔隙擠密充滿，這期間內(nèi)層海帶遇水將繼續(xù)膨脹使封閉效果得到進(jìn)一步鞏固，達(dá)到隔離上下含水層的目的。
　　這種止水方法的優(yōu)點(diǎn)：一方面制作簡單，易于操作施工；另一方面能夠較好的克服軟巖給止水帶來的不利影響，使止水效果得到可靠的保證。
　　5實(shí)例分析
　　海拉爾盆地中的某煤田含煤地層為白堊下統(tǒng)伊敏組，煤層總厚1.38～47.90m，平均19.28m。主要可采煤層從上之下分別為：1-4號煤層，煤層頂?shù)装逡阅鄮r、粉砂巖為主，次為灰白色細(xì)粒砂巖及炭質(zhì)泥巖，可采面積102.61km2，為全區(qū)大部分可采煤層，埋深178.32～611.58m，平均364.12m，可采厚度1.57～5.88m，平均3.95m；2-1號煤層，煤層頂?shù)装逡阅鄮r、粉砂巖為主，次為灰白色細(xì)粒砂巖及中粒砂巖，可采面積334.74km2，為全區(qū)大部分可采煤層，埋深128.57～719.08m，平均369.72m，可采厚度1.70～13.80m，平均6.08m；2-3號煤層，煤層頂?shù)装逡阅鄮r、粉砂巖為主，次為炭質(zhì)泥巖及灰白色細(xì)粒砂巖，可采面積381.93km2，為全區(qū)大部分可采煤層，埋深122.52～841.39m，平均428.67m，可采厚度1.51～14.28m，平均6.54m。
　　為了進(jìn)一步查明煤田主要可采煤層的水文地質(zhì)條件，在三個(gè)主采煤層中分別布置一個(gè)水文地質(zhì)鉆孔進(jìn)行抽水試驗(yàn)。三個(gè)水文地質(zhì)鉆孔編號分別為S4、S2及S3，抽水段管徑為114mm，上部120m泵室管徑為168mm，鉆孔止水位置以上孔徑為280mm，止水位置以下孔徑為160mm，止水位置均在厚層軟泥巖中。止水方法采用異徑海帶、粘泥壓盤封閉止水，止水器規(guī)格為固定上盤外徑為220mm，滑動托盤外徑為200mm，井壁管直徑同抽水段為114mm，內(nèi)纏3層海帶，外面用粘泥條裹住，粘泥條厚度不得超過滑動托盤外徑。
　　成井過程中，滑動托盤卡到鉆孔變徑處后，井壁管下沉量分別為（S4）0.80m、（S2）0.95m、（S3）1.20m，均達(dá)到較好的擠壓止水效果。在洗孔及抽水試驗(yàn)過程中，通過觀測井壁管內(nèi)外水位差法及井壁管外放入熒光紅的方法進(jìn)行止水效果檢查，經(jīng)檢查止水效果可靠，其中S4水位差法檢查結(jié)果如下表：
　　S4號抽水試驗(yàn)孔封閉止水檢查表
　

　6結(jié)論
　　（1）海拉爾盆地蘊(yùn)含豐富的煤炭資源，其主要含煤地層為白堊系下統(tǒng)伊敏組及大磨拐河組，頂?shù)装寰鶠閷訝钴泿r。
　　（2）理論分析可知，異徑海帶、粘泥壓盤封閉止水法是適合海拉爾盆地巖性特征，制作簡單，施工便捷，且行之有效的止水方法。
　　（3）實(shí)例進(jìn)一步證明異徑海帶、粘泥壓盤封閉止水法對海拉爾盆地地層的實(shí)用性，在今后這一地區(qū)的煤炭水文地質(zhì)勘查中值得推廣使用。
　　參考文獻(xiàn)
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　　［2］ 河北省地質(zhì)局水文地質(zhì)四大隊(duì).水文地質(zhì)手冊［M］.北京：地質(zhì)出版社,1978：274-280.
　　［3］ 盧雙舫,申家年,王振平,李椿.海拉爾盆地煤層氣資源評價(jià)及潛力分析［J］.2003,31（6）：28-31.    論文網(wǎng)